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CSP03-06 string 使用1

一、课程简介（5分钟）

🎯 课程目标

1. 理解 string 与 char 数组的区别与联系
2. 掌握 string 的声明、初始化、输入输出和基本操作
3. 掌握字符串大小写转换的方法
4. 掌握 string 的搜索（find）、分割和替换操作

📚 核心知识点

• string 与 char[] 的区别（动态 vs 静态，操作方便性）
• string 的赋值（=）、拼接（+、+=）、比较（==、<、>）
• string 的长度：s.size() / s.length()
• 下标访问：s[i]
• 大小写转换：tolower / toupper 配合 for 循环
• 搜索：s.find(sub) 和 s.find(sub, pos)
• 替换：s.replace(pos, len, newStr)
• 分割：按字符或分隔符拆分字符串

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二、知识回顾（10分钟）

👩‍🏫 教师引导

上节课我们用 char 数组处理字符串，虽然能用，但挺麻烦的——要手动管理 \0、require 头文件、还要防止越界……

C++ 给我们提供了更好的工具：string 类！

用 string，可以直接用 + 拼接字符串，用 == 比较，不需要 strcat 和 strcmp，方便多了！

今天就来学习 string 的强大功能！

互动复习：

• 用 char 数组，如何拼接 "hello" 和 " world"？（用 strcat）
• 用 char 数组，如何判断两个字符串相等？（用 strcmp == 0）
• 今天用 string，这些操作只需要 + 和 ==！

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三、新知讲解（45分钟）

1. 新知导入 🎬

想象一下，char 数组就像固定大小的盒子，放东西之前要提前想好放多大；

而 string 就像一个弹性袋子，想放多少放多少，自动扩容！

不仅如此，string 还内置了海量实用功能：查找、替换、截取……一个 #include <string> 搞定一切！

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2. 知识点讲解

2.1 string 与 char 数组的区别

特性	char a[]	string s
大小	定义时固定	动态可变
拼接	strcat(a, b)	a + b
比较	strcmp(a, b)	a == b，a < b
长度	strlen(a)	s.size() / s.length()
读含空格	cin.getline	getline(cin, s)

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2.2 string 的声明与初始化

#include <string>   // 需要此头文件
using namespace std;

string s1;              // 空字符串
string s2 = "hello";   // 直接初始化
string s3 = s2;        // 拷贝初始化
string s4(5, 'a');     // "aaaaa"

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2.3 基本操作

赋值与拼接：

string s = "hello";
s += " world";     // s = "hello world"
s = s + "!";       // s = "hello world!"

比较：

string a = "apple", b = "banana";
if (a < b) cout << "apple comes first";  // 字典序比较
if (a == b) cout << "equal";

长度：

string s = "hello";
cout << s.size();    // 5
cout << s.length();  // 5（两者等价）

下标访问：

string s = "hello";
cout << s[0];    // 'h'
s[0] = 'H';     // s = "Hello"

输入输出：

string s;
cin >> s;             // 读到空格停止
getline(cin, s);      // 读整行（含空格）
cout << s << endl;

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2.4 字符串大小写转换

string 没有直接的大小写转换函数，需要遍历每个字符：

#include <cctype>
string s = "Hello World";

// 全转小写
for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
    s[i] = tolower(s[i]);
}
// s = "hello world"

// 全转大写
for (char &c : s) {   // 范围 for 循环写法
    c = toupper(c);
}
// s = "HELLO WORLD"

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2.5 字符串搜索 find

s.find(sub) 返回子串 sub 第一次出现的起始下标，若不存在返回 string::npos（约等于 -1 的极大数）。

string s = "hello world hello";
int pos = s.find("hello");    // pos = 0
int pos2 = s.find("hello", 1); // 从位置1开始找，pos2 = 12
int pos3 = s.find("xyz");     // 找不到，返回 string::npos

if (pos3 == string::npos) cout << "未找到";

遍历找所有出现位置：

string s = "abcabcabc";
string sub = "bc";
int pos = 0;
while ((pos = s.find(sub, pos)) != string::npos) {
    cout << pos << " ";
    pos++;  // 继续往后找
}
// 输出：1 4 7

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2.6 字符串替换 replace

s.replace(pos, len, newStr) 从位置 pos 开始，替换 len 个字符为 newStr。

string s = "hello world";
s.replace(6, 5, "C++");  // 从位置6删5个字符替换为"C++"
// s = "hello C++"

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2.7 简单字符串分割

C++ 的 string 没有内置 split 函数，常用方法：

按空格分割（提取单词）：

string line = "hello world foo";
string word;
// 用 istringstream 分割
#include <sstream>
istringstream ss(line);
while (ss >> word) {
    cout << word << endl;
}
// 输出：hello / world / foo

手动按字符分割：

string s = "a,b,c,d";
char delim = ',';
string cur = "";
for (int i = 0; i <= s.size(); i++) {
    if (i == s.size() || s[i] == delim) {
        cout << cur << endl;  // 输出当前段
        cur = "";
    } else {
        cur += s[i];
    }
}

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3. GESP 真题演练 ⚡

抢答题 1（选择题）：

以下代码的输出是？

string s = "abcde";
cout << s.find("cd");

A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

答案：C
解析："cd" 在 "abcde" 中从下标 2 开始，find 返回 2。

判断题 2：

string s = "hello"; s += " world"; 执行后，s.size() 返回 11。（ ）

答案：✓（正确）
解析："hello world" 有 11 个字符（含中间空格）。

抢答题 3：

以下代码中，如何判断字符串 s 中不包含子串 "abc"？

string s = "xyzdef";
// 你的判断语句

答案： if (s.find("abc") == string::npos)

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4. 进阶扩展

string 的常用操作备忘表：

操作	代码示例	说明
长度	s.size()	字符数
清空	s.clear()	清空字符串
是否为空	s.empty()	返回 bool
截取子串	s.substr(pos, len)	下节课讲
插入	s.insert(pos, str)	在 pos 前插入 str
删除	s.erase(pos, len)	删除 pos 起 len 个字符

字符串与数字互转：

// 数字转字符串（C++11）
string s = to_string(123);   // s = "123"

// 字符串转数字
int n = stoi("456");          // n = 456
double d = stod("3.14");      // d = 3.14

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四、课堂练习（45分钟）🎈

练习 1（基础）：字符串拼接

题目描述：

输入两个字符串，将它们拼接在一起输出。

输入格式：

• 两行各一个字符串（不含空格，长度 ≤ 100）

输出格式：

• 拼接后的字符串

样例输入：

hello
world

样例输出：

helloworld

题解代码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    string a, b;
    cin >> a >> b;
    cout << a + b << endl;
    return 0;
}

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练习 2（基础）：字符串全转小写

题目描述：

输入一行字符串，将其中所有大写字母转为小写，输出结果。

输入格式：

• 一行字符串（长度 ≤ 1000）

输出格式：

• 转换后的字符串

样例输入：

Hello World! 123

样例输出：

hello world! 123

题解代码：

#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>
using namespace std;
int main() {
    string s;
    getline(cin, s);
    for (int i = 0; i < s.size(); i++) s[i] = tolower(s[i]);
    cout << s << endl;
    return 0;
}

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练习 3（综合）：查找子串位置

题目描述：

输入主字符串 s 和子串 t，找出 t 在 s 中第一次出现的位置（0-indexed）。若不存在输出 -1。

输入格式：

• 第一行主字符串 s（长度 ≤ 1000）
• 第二行子串 t（长度 ≤ 100）

输出格式：

• 第一次出现的下标，若不存在输出 -1

样例输入：

hello world hello
world

样例输出：

6

题解代码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    string s, t;
    getline(cin, s);
    getline(cin, t);
    int pos = s.find(t);
    if (pos == string::npos) cout << -1 << endl;
    else cout << pos << endl;
    return 0;
}

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练习 4（综合）：统计子串出现次数

题目描述：

输入主串 s 和模式串 t，统计 t 在 s 中出现的次数（允许重叠）。

输入格式：

• 第一行主串 s
• 第二行模式串 t

输出格式：

• 出现次数

样例输入：

aaaa
aa

样例输出：

3

题解代码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    string s, t;
    cin >> s >> t;
    int cnt = 0, pos = 0;
    while ((pos = s.find(t, pos)) != string::npos) {
        cnt++;
        pos++;  // 允许重叠
    }
    cout << cnt << endl;
    return 0;
}

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练习 5（进阶）：字符串替换所有子串

题目描述：

输入主串 s，以及旧子串 old 和新子串 newStr，将 s 中所有 old 替换为 newStr，输出结果。

输入格式：

• 第一行主串 s（长度 ≤ 1000）
• 第二行 old（长度 ≤ 50）
• 第三行 newStr（长度 ≤ 50）

输出格式：

• 替换后的字符串

样例输入：

hello world hello
hello
hi

样例输出：

hi world hi

题解代码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    string s, old_s, new_s;
    getline(cin, s);
    getline(cin, old_s);
    getline(cin, new_s);
    int pos = 0;
    while ((pos = s.find(old_s, pos)) != string::npos) {
        s.replace(pos, old_s.size(), new_s);
        pos += new_s.size();  // 跳过新插入的内容，避免死循环
    }
    cout << s << endl;
    return 0;
}

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五、课堂总结（5分钟）🌟

今天我们掌握了 C++ 的 string 类，这是处理字符串的强力工具！

核心操作速查：

• 拼接：s1 + s2 或 s1 += s2
• 比较：s1 == s2，s1 < s2（字典序）
• 长度：s.size()
• 搜索：s.find(sub)，找不到返回 string::npos
• 替换：s.replace(pos, len, newStr)
• 大小写转换：用循环 + tolower/toupper

下节课我们继续深入——提取子串、判断对称（回文），以及更复杂的字符串综合应用！

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六、课后作业与拓展（10分钟）

📝 课后作业（3道）

作业 1：判断两字符串是否相等（不区分大小写）

输入两个字符串，忽略大小写比较是否相等。相等输出 YES，否则 NO。

样例输入：

Hello
hello

样例输出： YES

#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>
using namespace std;
int main() {
    string a, b;
    cin >> a >> b;
    for (char &c : a) c = tolower(c);
    for (char &c : b) c = tolower(c);
    cout << (a == b ? "YES" : "NO") << endl;
    return 0;
}

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作业 2：字符串中是否包含某子串

输入主串和子串，判断子串是否在主串中出现，是输出 YES，否则 NO。

样例输入：

helloworld
world

样例输出： YES

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    string s, t;
    cin >> s >> t;
    cout << (s.find(t) != string::npos ? "YES" : "NO") << endl;
    return 0;
}

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作业 3：统计字符串中的空格数

输入一行字符串，统计其中空格的数量。

样例输入： hello world how are you 样例输出： 4

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    string s;
    getline(cin, s);
    int cnt = 0;
    for (char c : s) if (c == ' ') cnt++;
    cout << cnt << endl;
    return 0;
}

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🔥 拓展习题（尖子生挑战，7道）

挑战 1：字符串分割为单词列表

输入一行含空格的句子，输出每个单词（每个单词一行）。

提示： 用 istringstream 或手动遍历判断空格边界。

挑战 2：首字母大写

将字符串中每个单词的首字母大写，其余字母小写。

提示： 遍历时遇到空格后的字母 toupper，其余 tolower。

挑战 3：统计单词频率

输入多行单词，统计每个不同单词出现的次数，按出现次数从多到少排序输出（等同时按字典序）。

提示： 可使用 map<string, int>。

挑战 4：替换所有目标字符

将字符串中所有大写字母替换为 *，输出结果。

提示： 遍历判断 isupper，替换为 '*'。

挑战 5：最长公共前缀

给定多个字符串，找出它们的最长公共前缀。

提示： 以第一个字符串为基准，逐字符与其他字符串比较。

挑战 6：字符串异位词判断

判断两个字符串是否是字母异位词（相同字母，不同顺序，忽略大小写）。

提示： 统计两个字符串各字母出现次数，比较计数数组是否相同。

挑战 7：字符串的字典序最小旋转

将字符串左旋一位（把第一个字符移到末尾），重复 n 次，输出字典序最小的一种。

提示： 枚举所有旋转结果，用 string 比较找最小值。