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- 更新K4课程README与课程目录 - 更新AI03 SOLO模式体验课程内容 - 补录各班级学生出勤登记 - 更新课评汇总归档 - 新增CSP03 string使用课程笔记 - 新增备份脚本与逐字稿输出
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# CSP03-06 string 使用1
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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. 理解 `string` 与 `char` 数组的区别与联系
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2. 掌握 `string` 的声明、初始化、输入输出和基本操作
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3. 掌握字符串大小写转换的方法
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4. 掌握 `string` 的搜索（`find`）、分割和替换操作
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### 📚 核心知识点
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- `string` 与 `char[]` 的区别（动态 vs 静态，操作方便性）
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- `string` 的赋值（`=`）、拼接（`+`、`+=`）、比较（`==`、`<`、`>`）
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- `string` 的长度：`s.size()` / `s.length()`
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- 下标访问：`s[i]`
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- 大小写转换：`tolower` / `toupper` 配合 `for` 循环
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- 搜索：`s.find(sub)` 和 `s.find(sub, pos)`
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- 替换：`s.replace(pos, len, newStr)`
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- 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）
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### 👩🏫 教师引导
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> 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……
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>
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> C++ 给我们提供了更好的工具：**`string` 类**！
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>
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> 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！
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>
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> 今天就来学习 `string` 的强大功能！
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**互动复习：**
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> - 用 char 数组，如何拼接 "hello" 和 " world"？（用 strcat）
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> - 用 char 数组，如何判断两个字符串相等？（用 strcmp == 0）
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> - 今天用 string，这些操作只需要 `+` 和 `==`！
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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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> 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；
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>
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> 而 `string` 就像一个弹性袋子，想放多少放多少，自动扩容！
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>
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> 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
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#### 2.1 string 与 char 数组的区别
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| 特性 | `char a[]` | `string s` |
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|------|-----------|-----------|
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| 大小 | 定义时固定 | 动态可变 |
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| 拼接 | `strcat(a, b)` | `a + b` |
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| 比较 | `strcmp(a, b)` | `a == b`，`a < b` |
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| 长度 | `strlen(a)` | `s.size()` / `s.length()` |
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| 读含空格 | `cin.getline` | `getline(cin, s)` |
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#### 2.2 string 的声明与初始化
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```cpp
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#include <string> // 需要此头文件
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using namespace std;
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string s1; // 空字符串
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string s2 = "hello"; // 直接初始化
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string s3 = s2; // 拷贝初始化
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string s4(5, 'a'); // "aaaaa"
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```
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#### 2.3 基本操作
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**赋值与拼接：**
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```cpp
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string s = "hello";
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s += " world"; // s = "hello world"
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s = s + "!"; // s = "hello world!"
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```
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**比较：**
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```cpp
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string a = "apple", b = "banana";
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if (a < b) cout << "apple comes first"; // 字典序比较
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if (a == b) cout << "equal";
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```
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**长度：**
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```cpp
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string s = "hello";
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cout << s.size(); // 5
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cout << s.length(); // 5（两者等价）
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```
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**下标访问：**
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```cpp
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string s = "hello";
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cout << s[0]; // 'h'
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s[0] = 'H'; // s = "Hello"
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```
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**输入输出：**
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```cpp
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string s;
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cin >> s; // 读到空格停止
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getline(cin, s); // 读整行（含空格）
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cout << s << endl;
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```
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#### 2.4 字符串大小写转换
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`string` 没有直接的大小写转换函数，需要遍历每个字符：
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```cpp
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#include <cctype>
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string s = "Hello World";
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// 全转小写
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for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
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s[i] = tolower(s[i]);
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}
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// s = "hello world"
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// 全转大写
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for (char &c : s) { // 范围 for 循环写法
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c = toupper(c);
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}
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// s = "HELLO WORLD"
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```
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#### 2.5 字符串搜索 find
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`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）。
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```cpp
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string s = "hello world hello";
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int pos = s.find("hello"); // pos = 0
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int pos2 = s.find("hello", 1); // 从位置1开始找，pos2 = 12
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int pos3 = s.find("xyz"); // 找不到，返回 string::npos
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if (pos3 == string::npos) cout << "未找到";
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```
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**遍历找所有出现位置：**
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```cpp
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string s = "abcabcabc";
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string sub = "bc";
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int pos = 0;
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while ((pos = s.find(sub, pos)) != string::npos) {
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cout << pos << " ";
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pos++; // 继续往后找
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}
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// 输出：1 4 7
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```
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#### 2.6 字符串替换 replace
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`s.replace(pos, len, newStr)` 从位置 `pos` 开始，替换 `len` 个字符为 `newStr`。
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```cpp
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string s = "hello world";
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s.replace(6, 5, "C++"); // 从位置6删5个字符替换为"C++"
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// s = "hello C++"
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```
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#### 2.7 简单字符串分割
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C++ 的 `string` 没有内置 split 函数，常用方法：
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**按空格分割（提取单词）：**
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```cpp
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string line = "hello world foo";
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string word;
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// 用 istringstream 分割
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#include <sstream>
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istringstream ss(line);
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while (ss >> word) {
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cout << word << endl;
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}
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// 输出：hello / world / foo
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```
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**手动按字符分割：**
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```cpp
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string s = "a,b,c,d";
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char delim = ',';
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string cur = "";
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for (int i = 0; i <= s.size(); i++) {
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if (i == s.size() || s[i] == delim) {
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cout << cur << endl; // 输出当前段
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cur = "";
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} else {
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cur += s[i];
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}
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}
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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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> 以下代码的输出是？
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> ```cpp
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> string s = "abcde";
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> cout << s.find("cd");
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> ```
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>
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> A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
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>
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> **答案：C**
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> 解析："cd" 在 "abcde" 中从下标 2 开始，find 返回 2。
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**判断题 2：**
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> `string s = "hello"; s += " world";` 执行后，`s.size()` 返回 11。（ ）
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>
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> **答案：✓（正确）**
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> 解析："hello world" 有 11 个字符（含中间空格）。
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**抢答题 3：**
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> 以下代码中，如何判断字符串 s 中**不包含**子串 "abc"？
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> ```cpp
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> string s = "xyzdef";
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> // 你的判断语句
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> ```
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>
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> **答案：** `if (s.find("abc") == string::npos)`
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### 4. 进阶扩展
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**string 的常用操作备忘表：**
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| 操作 | 代码示例 | 说明 |
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|------|---------|------|
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| 长度 | `s.size()` | 字符数 |
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| 清空 | `s.clear()` | 清空字符串 |
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| 是否为空 | `s.empty()` | 返回 bool |
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| 截取子串 | `s.substr(pos, len)` | 下节课讲 |
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| 插入 | `s.insert(pos, str)` | 在 pos 前插入 str |
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| 删除 | `s.erase(pos, len)` | 删除 pos 起 len 个字符 |
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**字符串与数字互转：**
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```cpp
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// 数字转字符串（C++11）
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string s = to_string(123); // s = "123"
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// 字符串转数字
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int n = stoi("456"); // n = 456
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double d = stod("3.14"); // d = 3.14
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```
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## 四、课堂练习（45分钟）🎈
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### 练习 1（基础）：字符串拼接
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**题目描述：**
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输入两个字符串，将它们拼接在一起输出。
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**输入格式：**
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- 两行各一个字符串（不含空格，长度 ≤ 100）
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**输出格式：**
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- 拼接后的字符串
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**样例输入：**
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```
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hello
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world
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```
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**样例输出：**
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```
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helloworld
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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 a, b;
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cin >> a >> b;
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cout << a + b << endl;
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return 0;
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}
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```
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### 练习 2（基础）：字符串全转小写
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**题目描述：**
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输入一行字符串，将其中所有大写字母转为小写，输出结果。
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**输入格式：**
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- 一行字符串（长度 ≤ 1000）
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**输出格式：**
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- 转换后的字符串
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**样例输入：**
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```
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Hello World! 123
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```
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**样例输出：**
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```
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hello world! 123
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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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getline(cin, s);
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||
for (int i = 0; i < s.size(); i++) s[i] = tolower(s[i]);
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cout << s << endl;
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return 0;
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}
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```
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### 练习 3（综合）：查找子串位置
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**题目描述：**
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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。
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**输入格式：**
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- 第一行主字符串 s（长度 ≤ 1000）
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- 第二行子串 t（长度 ≤ 100）
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**输出格式：**
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- 第一次出现的下标，若不存在输出 -1
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**样例输入：**
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```
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hello world hello
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||
world
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||
```
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||
|
||
**样例输出：**
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||
```
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||
6
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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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getline(cin, s);
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||
getline(cin, t);
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||
int pos = s.find(t);
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||
if (pos == string::npos) cout << -1 << endl;
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||
else cout << pos << endl;
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return 0;
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}
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```
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### 练习 4（综合）：统计子串出现次数
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**题目描述：**
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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）。
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**输入格式：**
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- 第一行主串 s
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- 第二行模式串 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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aaaa
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||
aa
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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++; // 允许重叠
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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 5（进阶）：字符串替换所有子串
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**题目描述：**
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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。
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**输入格式：**
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- 第一行主串 s（长度 ≤ 1000）
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- 第二行 old（长度 ≤ 50）
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- 第三行 newStr（长度 ≤ 50）
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||
**输出格式：**
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||
- 替换后的字符串
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**样例输入：**
|
||
```
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||
hello world hello
|
||
hello
|
||
hi
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||
```
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||
|
||
**样例输出：**
|
||
```
|
||
hi world hi
|
||
```
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||
|
||
**题解代码：**
|
||
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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 s, old_s, new_s;
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||
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
|
||
}
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||
cout << s << endl;
|
||
return 0;
|
||
}
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```
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## 五、课堂总结（5分钟）🌟
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> 今天我们掌握了 C++ 的 `string` 类，这是处理字符串的强力工具！
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>
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> 核心操作速查：
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> - 拼接：`s1 + s2` 或 `s1 += s2`
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> - 比较：`s1 == s2`，`s1 < s2`（字典序）
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||
> - 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`
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>
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> 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）
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### 📝 课后作业（3道）
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#### 作业 1：判断两字符串是否相等（不区分大小写）
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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`。
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**样例输入：**
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```
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Hello
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hello
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```
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||
**样例输出：** `YES`
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```cpp
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||
#include <iostream>
|
||
#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 a, b;
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||
cin >> a >> b;
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||
for (char &c : a) c = tolower(c);
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||
for (char &c : b) c = tolower(c);
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||
cout << (a == b ? "YES" : "NO") << endl;
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return 0;
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}
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```
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#### 作业 2：字符串中是否包含某子串
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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`。
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**样例输入：**
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```
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||
helloworld
|
||
world
|
||
```
|
||
**样例输出：** `YES`
|
||
|
||
```cpp
|
||
#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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||
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||
---
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||
#### 作业 3：统计字符串中的空格数
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||
输入一行字符串，统计其中空格的数量。
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||
**样例输入：** `hello world how are you`
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||
**样例输出：** `4`
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|
||
```cpp
|
||
#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）
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#### 挑战 1：字符串分割为单词列表
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输入一行含空格的句子，输出每个单词（每个单词一行）。
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**提示：** 用 `istringstream` 或手动遍历判断空格边界。
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#### 挑战 2：首字母大写
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将字符串中每个单词的首字母大写，其余字母小写。
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**提示：** 遍历时遇到空格后的字母 `toupper`，其余 `tolower`。
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#### 挑战 3：统计单词频率
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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）。
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**提示：** 可使用 `map<string, int>`。
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#### 挑战 4：替换所有目标字符
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将字符串中所有大写字母替换为 `*`，输出结果。
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**提示：** 遍历判断 `isupper`，替换为 `'*'`。
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#### 挑战 5：最长公共前缀
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给定多个字符串，找出它们的最长公共前缀。
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**提示：** 以第一个字符串为基准，逐字符与其他字符串比较。
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#### 挑战 6：字符串异位词判断
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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）。
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**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。
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#### 挑战 7：字符串的字典序最小旋转
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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。
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**提示：** 枚举所有旋转结果，用 string 比较找最小值。
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