更新第8周课评资料与教学文件：CSP03第7-8课string知识点、课评规范、教学演示文件
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.claude/lesson/CSP03/CSP03-07_string使用2.md
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557
.claude/lesson/CSP03/CSP03-07_string使用2.md
Normal file
@@ -0,0 +1,557 @@
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# CSP03-07 string 使用2
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## 一、课程简介（5分钟）
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### 🎯 课程目标
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1. 掌握 `string` 的子串提取（`substr`）操作
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2. 掌握字符串回文、对称的判断方法
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3. 综合运用 `string` 的各种操作解决复杂字符串问题
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### 📚 核心知识点
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- `s.substr(pos, len)`：提取从 pos 开始长度为 len 的子串
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- `s.substr(pos)`：提取从 pos 到末尾的子串
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- 字符串对称（回文）的判断方法：双指针、逆序比较
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- string 综合应用：字符串处理的整体思路
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## 二、知识回顾（10分钟）
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### 👩🏫 教师引导
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> 上节课我们学了 string 的基础：拼接、搜索、替换、大小写转换。
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>
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> 今天继续进阶——学习如何"切割"字符串（提取子串），以及一个经典问题：**回文判断**！
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>
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> 最后，我们用综合题来验证这两节课学到的所有 string 技能！
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**互动复习：**
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> - `s.find("abc")` 找不到时返回什么？（`string::npos`）
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> - 如何把字符串 `s` 全部转成大写？（for 循环 + toupper）
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## 三、新知讲解（45分钟）
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### 1. 新知导入 🎬
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> 假设你有一个身份证号码字符串："110105199001234567"
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>
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> 你想从中提取出生年月日（第7到第14位），怎么做？
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>
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> 用 `s.substr(6, 8)` 就能一次搞定！（下标从0开始，第7位就是下标6）
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>
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> 这就是 `substr` 的魔力——精准"切割"字符串的任意一段！
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### 2. 知识点讲解
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#### 2.1 提取子串 substr
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```cpp
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string s = "hello world";
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// 格式1：s.substr(pos, len) — 从 pos 开始，截取 len 个字符
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string sub1 = s.substr(0, 5); // "hello"
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string sub2 = s.substr(6, 5); // "world"
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// 格式2：s.substr(pos) — 从 pos 开始截到末尾
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string sub3 = s.substr(6); // "world"
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```
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**常见应用：**
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```cpp
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string date = "2024-03-15";
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string year = date.substr(0, 4); // "2024"
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string month = date.substr(5, 2); // "03"
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string day = date.substr(8, 2); // "15"
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```
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> ⚠️ 注意：`pos` 超出字符串长度会报错！使用前要确认 `pos < s.size()`。
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#### 2.2 字符串对称（回文）判断
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**方法一：双指针（推荐）**
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```cpp
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string s = "racecar";
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int l = 0, r = s.size() - 1;
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bool isOk = true;
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while (l < r) {
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if (s[l] != s[r]) { isOk = false; break; }
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l++; r--;
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}
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cout << (isOk ? "YES" : "NO") << endl;
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```
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**方法二：逆序字符串比较**
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```cpp
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string s = "racecar";
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string rev = s;
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reverse(rev.begin(), rev.end()); // 需要 #include <algorithm>
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cout << (s == rev ? "YES" : "NO") << endl;
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```
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> `reverse(s.begin(), s.end())` 可以直接将 string 原地逆序！
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#### 2.3 在 string 中使用 begin/end 迭代器
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`string` 支持 C++ 标准库算法，可以使用迭代器范围：
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```cpp
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#include <algorithm>
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string s = "hello";
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reverse(s.begin(), s.end()); // s = "olleh"
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sort(s.begin(), s.end()); // s = "ehllo"（排序字符）
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```
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#### 2.4 字符串综合操作技巧
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**删除字符串中所有指定字符：**
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```cpp
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string s = "a1b2c3";
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string result = "";
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for (char c : s) {
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if (!isdigit(c)) result += c; // 只保留非数字
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}
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// result = "abc"
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```
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**字符串反转每个单词：**
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```cpp
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string line = "hello world";
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// 分割 → 反转每个单词 → 重新拼接
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```
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### 3. GESP 真题演练 ⚡
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**抢答题 1（选择题）：**
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> `string s = "abcdef"; cout << s.substr(2, 3);` 的输出是？
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>
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> A. "abc" B. "bcd" C. "cde" D. "def"
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>
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> **答案：C**
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> 解析：从下标 2（字符 'c'）开始，截取 3 个字符："cde"。
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**判断题 2：**
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> 判断回文串，可以将字符串逆序后与原字符串比较，相同则是回文。（ ）
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>
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> **答案：✓（正确）**
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**抢答题 3：**
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> `string s = "programming"; s.substr(0, 4)` 的结果是？
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>
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> **答案：** `"prog"`
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### 4. 进阶扩展
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**最长回文子串（暴力枚举，O(n²)）：**
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```cpp
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string s = "babad";
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int maxLen = 1;
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string ans = s.substr(0, 1);
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for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
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for (int len = 1; i + len <= s.size(); len++) {
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string sub = s.substr(i, len);
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string rev = sub;
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reverse(rev.begin(), rev.end());
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if (sub == rev && len > maxLen) {
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maxLen = len;
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ans = sub;
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}
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}
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}
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cout << ans << endl; // "bab" 或 "aba"
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```
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> 📌 黑板推演：
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> 枚举所有起始位置 i 和长度 len，提取子串，判断是否回文。时间复杂度 O(n²)，对 n≤1000 的字符串完全足够。
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## 四、课堂练习（45分钟）🎈
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### 练习 1（基础）：提取子串
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**题目描述：**
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输入字符串 s 和两个整数 l、r（1-indexed），输出 s 的第 l 到第 r 个字符（含边界）。
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**输入格式：**
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- 第一行字符串 s（不含空格）
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- 第二行两整数 l r
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**输出格式：**
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- 提取的子串
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**样例输入：**
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```
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helloworld
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2 6
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```
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**样例输出：**
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```
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ellow
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```
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**题解代码：**
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```cpp
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#include <iostream>
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#include <string>
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using namespace std;
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int main() {
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string s;
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cin >> s;
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int l, r;
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cin >> l >> r;
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cout << s.substr(l - 1, r - l + 1) << endl;
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return 0;
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}
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```
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### 练习 2（基础）：判断回文串
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**题目描述：**
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输入一个字符串，判断它是否是回文串（忽略大小写）。
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**输入格式：**
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- 一行字符串（不含空格，长度 ≤ 1000）
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**输出格式：**
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- `YES` 或 `NO`
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**样例输入：**
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```
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Racecar
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```
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**样例输出：**
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```
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YES
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```
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||||
**题解代码：**
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```cpp
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#include <iostream>
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#include <string>
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#include <cctype>
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using namespace std;
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int main() {
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string s;
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cin >> s;
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for (char &c : s) c = tolower(c);
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string rev = s;
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reverse(rev.begin(), rev.end());
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||||
cout << (s == rev ? "YES" : "NO") << endl;
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return 0;
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}
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```
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### 练习 3（综合）：统计某子串出现次数（不重叠）
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**题目描述：**
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输入主串 s 和子串 t，统计 t 在 s 中**不重叠**出现的次数。
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**输入格式：**
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- 第一行主串 s
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- 第二行子串 t
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**输出格式：**
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- 出现次数
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**样例输入：**
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```
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ababab
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ab
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```
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**样例输出：**
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```
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3
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```
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**题解代码：**
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```cpp
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#include <iostream>
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||||
#include <string>
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using namespace std;
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int main() {
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string s, t;
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cin >> s >> t;
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||||
int cnt = 0, pos = 0;
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while ((pos = s.find(t, pos)) != string::npos) {
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||||
cnt++;
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pos += t.size(); // 不重叠：跳过本次匹配
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}
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||||
cout << cnt << endl;
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||||
return 0;
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}
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```
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### 练习 4（综合）：翻转字符串中的单词
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**题目描述：**
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输入一行句子，将其中每个单词内部的字符翻转（单词顺序不变），输出结果。
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**输入格式：**
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- 一行句子（单词间用单个空格分隔，长度 ≤ 200）
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**输出格式：**
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- 每个单词翻转后的句子
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**样例输入：**
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```
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hello world
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```
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**样例输出：**
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```
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||||
olleh dlrow
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```
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**题解代码：**
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```cpp
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#include <iostream>
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#include <string>
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#include <sstream>
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#include <algorithm>
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using namespace std;
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int main() {
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string line;
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getline(cin, line);
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||||
istringstream ss(line);
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string word;
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bool first = true;
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while (ss >> word) {
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reverse(word.begin(), word.end());
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||||
if (!first) cout << " ";
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cout << word;
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first = false;
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}
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cout << endl;
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return 0;
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}
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```
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### 练习 5（进阶）：最长回文子串
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**题目描述：**
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给定一个字符串 s（只含小写字母），求其中最长的回文子串。如有多个长度相同的，输出字典序最小的。
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**输入格式：**
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- 一行字符串 s（长度 ≤ 500）
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**输出格式：**
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||||
- 最长回文子串
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||||
**样例输入：**
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```
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babad
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```
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||||
**样例输出：**
|
||||
```
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||||
aba
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||||
```
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||||
**题解代码：**
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```cpp
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||||
#include <iostream>
|
||||
#include <string>
|
||||
#include <algorithm>
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||||
using namespace std;
|
||||
int main() {
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||||
string s;
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||||
cin >> s;
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||||
int n = s.size();
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||||
int maxLen = 0;
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||||
string ans = "";
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||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
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||||
for (int len = 1; i + len <= n; len++) {
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||||
string sub = s.substr(i, len);
|
||||
string rev = sub;
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||||
reverse(rev.begin(), rev.end());
|
||||
if (sub == rev) {
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||||
if (len > maxLen || (len == maxLen && sub < ans)) {
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||||
maxLen = len;
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||||
ans = sub;
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||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
cout << ans << endl;
|
||||
return 0;
|
||||
}
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```
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## 五、课堂总结（5分钟）🌟
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> 今天完成了 string 的进阶学习！
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>
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> 核心技能：
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> - `s.substr(pos, len)`：精准提取子串
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> - `reverse(s.begin(), s.end())`：原地逆序
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||||
> - 回文判断：双指针或逆序比较
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>
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||||
> 这两节课加起来，string 的重要操作已经全部掌握！
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>
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> 下节课开始进入全新主题：**算法篇**——从"枚举算法"开始，学习信息学竞赛的思维方法！
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## 六、课后作业与拓展（10分钟）
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### 📝 课后作业（3道）
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#### 作业 1：提取域名
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输入一个 URL，提取其中的域名（在 "://" 之后到 "/" 或末尾之前）。
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**样例输入：** `https://www.example.com/page`
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**样例输出：** `www.example.com`
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```cpp
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||||
#include <iostream>
|
||||
#include <string>
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||||
using namespace std;
|
||||
int main() {
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||||
string url;
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||||
cin >> url;
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int start = url.find("://") + 3;
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int end = url.find("/", start);
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||||
if (end == (int)string::npos) end = url.size();
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||||
cout << url.substr(start, end - start) << endl;
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||||
return 0;
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}
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```
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#### 作业 2：字符串旋转
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输入字符串 s 和整数 k，将 s 向左旋转 k 位（前 k 字符移到末尾）。
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**样例输入：**
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```
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||||
abcde
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||||
2
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```
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||||
**样例输出：** `cdeab`
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||||
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||||
```cpp
|
||||
#include <iostream>
|
||||
#include <string>
|
||||
using namespace std;
|
||||
int main() {
|
||||
string s; int k;
|
||||
cin >> s >> k;
|
||||
k %= s.size();
|
||||
cout << s.substr(k) + s.substr(0, k) << endl;
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
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||||
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||||
---
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||||
#### 作业 3：统计回文子串个数
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||||
输入字符串 s，统计其中长度 ≥ 2 的回文子串的数量。
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||||
**样例输入：** `aaa`
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||||
**样例输出：** `3`（"aa"×2 + "aaa"×1）
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||||
```cpp
|
||||
#include <iostream>
|
||||
#include <string>
|
||||
#include <algorithm>
|
||||
using namespace std;
|
||||
int main() {
|
||||
string s; cin >> s;
|
||||
int n = s.size(), cnt = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
for (int len = 2; i + len <= n; len++) {
|
||||
string sub = s.substr(i, len);
|
||||
string rev = sub;
|
||||
reverse(rev.begin(), rev.end());
|
||||
if (sub == rev) cnt++;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
cout << cnt << endl;
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
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||||
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---
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### 🔥 拓展习题（尖子生挑战，7道）
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#### 挑战 1：最短回文（添加字母）
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在字符串末尾最少添加多少个字符，使整个字符串成为回文？
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||||
**提示：** 从最长回文前缀入手（KMP或暴力）。
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||||
#### 挑战 2：字符串的所有子串
|
||||
输出字符串 s 的所有子串（去重，按长度从小到大、字典序排列）。
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||||
**提示：** 枚举所有起始位置和长度，加入 set 自动去重排序。
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||||
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||||
#### 挑战 3：最长公共子串
|
||||
给定两个字符串，找出它们的最长公共子串的长度。
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||||
**提示：** 枚举 s1 的每个子串，用 find 检查是否在 s2 中存在。
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||||
#### 挑战 4：字符串压缩
|
||||
输入字符串，判断能否用一个更短的字符串重复多次得到，如果能输出最短的那个，否则输出原字符串。
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||||
**提示：** 枚举长度为 1~n/2 的前缀，检查 s 是否由该前缀重复构成。
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#### 挑战 5：字符串分组
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||||
输入 n 个字符串，将互为字母异位词的字符串分在一组，输出每组。
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**提示：** 将每个字符串排序后得到"签名"，用 map/sort 分组。
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#### 挑战 6：最长不含重复字符的子串
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||||
给定字符串，找最长的不包含重复字符的子串的长度。
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||||
**提示：** 滑动窗口，用 cnt[] 记录窗口内字符个数，窗口右边界右移，出现重复则左边界右移。
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#### 挑战 7：字符串解码
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输入格式 `k[encoded_string]`，输出 encoded_string 重复 k 次的结果（可嵌套，如 `2[a3[b]]` = "abbbabbb"）。
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**提示：** 用栈模拟括号匹配，遇到 `]` 时弹出并重复。
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