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# 第8课：字符数组与string
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## 教学目标
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- 掌握 string 类的基本操作（长度、访问、截取、查找）
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- 理解字符数组与 string 的区别
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- 能处理字符串遍历、逆序、回文判断等常见问题
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- 会用 `getline` 读取含空格的字符串
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## 核心考点：字符串输入和逐字符处理
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### 考什么
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常见题型包括读取一句话、统计各类字符、查找或替换子串、反转字符串和判断回文。首先要正确读入完整字符串，然后通过下标逐个处理字符。
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### 必须理解
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`cin >> s` 遇到空格就停止，只适合读取一个不含空格的单词；`getline(cin, s)` 会读取整行。如果前面刚用 `cin >>` 读取数字，输入缓冲区可能残留换行符，应先用 `cin.ignore()` 清掉，否则 `getline` 会读到空行。字符串长度为 `s.length()`，合法下标仍是 `0~length-1`。逐字符处理时，每个 `s[i]` 都是 `char`，可配合 `isdigit`、`isalpha` 等函数分类。
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### 核心写法
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```cpp
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int n;
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cin >> n;
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cin.ignore();
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string s;
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getline(cin, s);
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for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
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char c = s[i];
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// 对 c 进行判断、统计或修改
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}
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```
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输入方式由数据格式决定；遍历上界由字符串的实际长度决定。
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### 常见错误
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- 用 `cin >> s` 读取句子，只得到第一个单词。
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- 混用 `cin` 和 `getline` 时忘记处理残留换行。
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- 写成 `i <= s.length()`，访问字符串末尾之外的位置。
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- 把字符下标与子串位置混淆，或未检查 `find` 是否找到。
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### 判断是否掌握
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能根据输入是否含空格选择 `cin` 或 `getline`，能解释空行问题，并能无越界地遍历字符串完成字符统计或修改。
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## 题目一：字符串输入输出与字符统计
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### 核心代码（一句话）
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> 字符串处理的核心：**`getline(cin, s)` 读整行**，**`s.length()` 取长度**，**`s[i]` 访问每个字符**，配合字符判断函数做统计。
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### 自然语言思路
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输入一句话，统计里面的大写字母、小写字母、数字、其他字符各有几个。
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第一步，用 `getline(cin, s)` 读入整行（不能用 `cin >> s`，因为碰到空格就停了）。
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第二步，用 `s.length()` 或 `s.size()` 拿到字符串长度。
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第三步，用 `for` 循环遍历每个字符 `s[i]`。
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第四步，对每个字符用判断函数分类：`isupper()` 判断大写、`islower()` 判断小写、`isdigit()` 判断数字，剩下的就是"其他"。
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第五步，四个计数器分别累加，最后输出。
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> 提示：`isupper`、`islower`、`isdigit` 这些函数在第1课学过，头文件是 `<cctype>`。
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### 伪代码
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```
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1. 输入一行字符串 s（用 getline）
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2. upper = 0, lower = 0, digit = 0, other = 0
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3. for i = 0 到 s.length() - 1：
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4. if isupper(s[i])： upper++
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5. else if islower(s[i])： lower++
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6. else if isdigit(s[i])： digit++
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7. else： other++
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8. 输出 upper, lower, digit, other
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```
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### 真实代码
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```cpp
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#include <iostream>
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#include <string>
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#include <cctype> // isupper, islower, isdigit
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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); // 读整行，含空格
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int upper = 0, lower = 0, digit = 0, other = 0;
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for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
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if (isupper(s[i])) {
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upper++;
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} else if (islower(s[i])) {
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lower++;
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} else if (isdigit(s[i])) {
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digit++;
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} else {
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other++;
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}
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}
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cout << "大写：" << upper
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<< "，小写：" << lower
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<< "，数字：" << digit
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<< "，其他：" << other << endl;
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return 0;
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}
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```
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### 注意点
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1. **`cin >> s` vs `getline(cin, s)`**：`cin` 遇空格换行就停，`getline` 读整行（含空格）。如果前面用过 `cin`，需要用 `cin.ignore()` 吃掉残留的换行符。
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2. **`s.length()` vs `s.size()`**：两个完全一样，都可以用，没有区别。
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3. **访问越界**：下标范围 `0` 到 `s.length() - 1`，访问 `s[s.length()]` 会越界。
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4. **空格算"其他"**：上面的代码中空格既不是大写/小写/数字，会归入 other。如果想单独统计空格，加一个 `else if (s[i] == ' ')`。
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## 题目二：字符串查找与替换
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### 核心代码（一句话）
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> 查找用 **`s.find("目标")`**，找不到返回 **`string::npos`**；替换用 **`s.replace(起始位置, 长度, "新内容")`**；截取用 **`s.substr(起始位置, 长度)`**。
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### 自然语言思路
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在一句话里找到某个词的位置，然后把它替换成另一个词。
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第一步，用 `s.find("目标词")` 查找，它会返回目标词第一次出现的位置（下标）。
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第二步，如果找到了（返回值 `!= string::npos`），用 `s.replace(位置, 长度, "新词")` 替换。
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第三步，如果找不到，`find` 返回 `string::npos`（一个很大的特殊值），直接提示"没找到"。
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第四步，`substr` 用来截取子串，比如 `s.substr(0, 5)` 表示从下标 0 开始取 5 个字符。
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### 伪代码
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```
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1. 输入字符串 s
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2. 输入要查找的词 target
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3. pos = s.find(target)
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4. if pos != string::npos：
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5. 输入替换词 replacement
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6. s.replace(pos, target.length(), replacement)
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7. 输出 s
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8. else：
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9. 输出 "未找到"
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```
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### 真实代码
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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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getline(cin, s);
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string target;
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cin >> target;
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int pos = s.find(target);
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if (pos != string::npos) {
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string replacement;
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cin >> replacement;
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s.replace(pos, target.length(), replacement);
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cout << s << endl;
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} else {
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cout << "未找到" << endl;
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}
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return 0;
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}
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```
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### 注意点
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1. **`string::npos` 是什么**：`npos` = "no position"，是一个特殊常量，表示"没找到"。不要用 `-1` 或 `0` 来判断。
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2. **`replace` 会修改原字符串**：`s.replace(...)` 直接改了 `s`，如果还需要原来的值，先备份。
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3. **`substr` 参数**：`s.substr(开始下标, 长度)`。如果省略第二个参数，默认截取到末尾。
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4. **find 只找第一次出现**：如果想找所有出现的位置，需要循环 + 更新起始位置。
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## 题目三：字符串逆序与回文判断
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### 核心代码（一句话）
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> 字符串逆序的核心：**从最后一个字符 `s.length()-1` 遍历到第一个字符 `0`**；回文判断的核心：**首尾字符两两比较，`s[i] != s[n-1-i]` 就不是回文**。
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### 自然语言思路
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**字符串逆序输出**：
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第一步，拿到最后一个字符的下标：`s.length() - 1`。
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第二步，从后往前遍历：`for (i = s.length()-1; i >= 0; i--)`。
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第三步，逐个输出 `s[i]`，就得到了逆序字符串。
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**判断回文**：
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第一步，回文就是正着读和反着读一样，比如 "abcba"、"level"。
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第二步，只需要比较前一半和后一半：`s[0]` 比 `s[n-1]`，`s[1]` 比 `s[n-2]`……直到中间。
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第三步，用 `bool` 变量记录结果，默认 `true`。一旦发现不相等，改成 `false` 并 `break`。
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第四步，别忘了字符串可能有空格，但 GESP 题目一般用 `cin` 读单个词即可。
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### 伪代码
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**字符串逆序**：
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```
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1. 输入 s
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2. for i = s.length()-1 递减到 0：
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3. 输出 s[i]
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4. 输出换行
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```
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**回文判断**：
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```
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1. 输入 s
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2. n = s.length()
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3. isPalindrome = true
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4. for i = 0 到 n/2 - 1：
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5. if s[i] != s[n-1-i]：
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6. isPalindrome = false
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7. break
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8. if isPalindrome：
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9. 输出 "是回文"
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10. else：
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11. 输出 "不是回文"
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```
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### 真实代码
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**字符串逆序**：
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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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for (int i = s.length() - 1; i >= 0; i--) {
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cout << s[i];
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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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**回文判断**：
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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 n = s.length();
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bool isPalindrome = true;
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for (int i = 0; i < n / 2; i++) {
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if (s[i] != s[n - 1 - i]) {
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isPalindrome = false;
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break;
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}
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}
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if (isPalindrome) {
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cout << "是回文" << endl;
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} else {
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cout << "不是回文" << endl;
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}
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return 0;
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}
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### 注意点
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1. **逆序遍历注意边界**：`for (i = s.length()-1; i >= 0; i--)`，不能忘了减 1，否则越界。
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2. **回文只需比一半**：循环 `n/2` 次就够了。如果 n=5，比下标 (0,4) 和 (1,3)，中间的下标 2 不用比。
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3. **大小写问题**：严格判断回文时 "Aba" 不是回文（A ≠ a）。如果要忽略大小写，可以先用 `tolower`/`toupper` 统一转换。
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4. **string 可以直接用 `==` 比较**：`s1 == s2` 判断两个字符串是否完全相等，比字符数组方便得多。
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## 字符数组 vs string 速查
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| 特性 | 字符数组 `char[]` | string 类 |
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| 头文件 | 不需要（或 `<cstring>`） | `<string>` |
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| 定义 | `char str[100];` | `string s;` |
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| 输入 | `cin >> str;` | `cin >> s;` |
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| 读整行 | `cin.getline(str, 100);` | `getline(cin, s);` |
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| 长度 | `strlen(str)` | `s.length()` 或 `s.size()` |
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| 拼接 | `strcat(str1, str2);` | `s1 + s2` |
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| 比较 | `strcmp(str1, str2)` | `s1 == s2` |
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| 结尾标志 | `'\0'` | 不需要关心 |
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> **建议**：GESP 考试中优先用 `string`，操作更简单，不容易出错。
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## 本课打油诗
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> string 类真好用，拼接查找样样通。
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> getline 读整行，length 长度记心中。
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> 下标访问像数组，逆序只需倒着走。
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> 回文首尾比一半，find 定位快如风。
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## 课后作业
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1. 输入一个字符串，统计其中数字、字母、其他字符的个数
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2. 输入一个字符串，删除其中所有的空格后输出
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3. 输入两个字符串 A 和 B，判断 B 是否是 A 的子串
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4. 输入一个字符串，将其中的数字提取出来组成新字符串并输出
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