project1/第08课-字符串与string/教案-教师版.md

第8课：字符数组与string

教学目标

• 掌握 string 类的基本操作（长度、访问、截取、查找）
• 理解字符数组与 string 的区别
• 能处理字符串遍历、逆序、回文判断等常见问题
• 会用 getline 读取含空格的字符串

核心考点：字符串输入和逐字符处理

考什么

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。

必须理解

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。

核心写法

int n;
cin >> n;
cin.ignore();
string s;
getline(cin, s);

for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
    char c = s[i];
    // 对 c 进行判断、统计或修改
}

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。

常见错误

• 用 cin >> s 读取句子，只得到第一个单词。
• 混用 cin 和 getline 时忘记处理残留换行。
• 写成 i <= s.length()，访问字符串末尾之外的位置。
• 把字符下标与子串位置混淆，或未检查 find 是否找到。

判断是否掌握

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

核心代码（一句话）

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。

自然语言思路

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。

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）。 第二步，用 s.length() 或 s.size() 拿到字符串长度。 第三步，用 for 循环遍历每个字符 s[i]。 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"。 第五步，四个计数器分别累加，最后输出。

提示：isupper、islower、isdigit 这些函数在第1课学过，头文件是 <cctype>。

伪代码

1. 输入一行字符串 s（用 getline）
2. upper = 0, lower = 0, digit = 0, other = 0
3. for i = 0 到 s.length() - 1：
4.     if isupper(s[i])：   upper++
5.     else if islower(s[i])： lower++
6.     else if isdigit(s[i])： digit++
7.     else：               other++
8. 输出 upper, lower, digit, other

真实代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>          // isupper, islower, isdigit
using namespace std;

int main() {
    string s;
    getline(cin, s);        // 读整行，含空格

    int upper = 0, lower = 0, digit = 0, other = 0;
    for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
        if (isupper(s[i])) {
            upper++;
        } else if (islower(s[i])) {
            lower++;
        } else if (isdigit(s[i])) {
            digit++;
        } else {
            other++;
        }
    }

    cout << "大写：" << upper
         << "，小写：" << lower
         << "，数字：" << digit
         << "，其他：" << other << endl;
    return 0;
}

注意点

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。
2. s.length() vs s.size()：两个完全一样，都可以用，没有区别。
3. 访问越界：下标范围 0 到 s.length() - 1，访问 s[s.length()] 会越界。
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

核心代码（一句话）

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)。

自然语言思路

在一句话里找到某个词的位置，然后把它替换成另一个词。

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）。 第二步，如果找到了（返回值 != string::npos），用 s.replace(位置, 长度, "新词") 替换。 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"。 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。

伪代码

1. 输入字符串 s
2. 输入要查找的词 target
3. pos = s.find(target)
4. if pos != string::npos：
5.     输入替换词 replacement
6.     s.replace(pos, target.length(), replacement)
7.     输出 s
8. else：
9.     输出 "未找到"

真实代码

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string s;
    getline(cin, s);

    string target;
    cin >> target;

    int pos = s.find(target);
    if (pos != string::npos) {
        string replacement;
        cin >> replacement;
        s.replace(pos, target.length(), replacement);
        cout << s << endl;
    } else {
        cout << "未找到" << endl;
    }
    return 0;
}

注意点

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。
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。
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。
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

核心代码（一句话）

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。

自然语言思路

字符串逆序输出： 第一步，拿到最后一个字符的下标：s.length() - 1。 第二步，从后往前遍历：for (i = s.length()-1; i >= 0; i--)。 第三步，逐个输出 s[i]，就得到了逆序字符串。

判断回文： 第一步，回文就是正着读和反着读一样，比如 "abcba"、"level"。 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。 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。 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。

伪代码

字符串逆序：

1. 输入 s
2. for i = s.length()-1 递减到 0：
3.     输出 s[i]
4. 输出换行

回文判断：

1. 输入 s
2. n = s.length()
3. isPalindrome = true
4. for i = 0 到 n/2 - 1：
5.     if s[i] != s[n-1-i]：
6.         isPalindrome = false
7.         break
8. if isPalindrome：
9.     输出 "是回文"
10. else：
11.    输出 "不是回文"

真实代码

字符串逆序：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string s;
    cin >> s;

    for (int i = s.length() - 1; i >= 0; i--) {
        cout << s[i];
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

回文判断：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string s;
    cin >> s;

    int n = s.length();
    bool isPalindrome = true;

    for (int i = 0; i < n / 2; i++) {
        if (s[i] != s[n - 1 - i]) {
            isPalindrome = false;
            break;
        }
    }

    if (isPalindrome) {
        cout << "是回文" << endl;
    } else {
        cout << "不是回文" << endl;
    }
    return 0;
}

注意点

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。
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。
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。
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

特性	字符数组 char[]	string 类
头文件	不需要（或 <cstring>）	<string>
定义	char str[100];	string s;
输入	cin >> str;	cin >> s;
读整行	cin.getline(str, 100);	getline(cin, s);
长度	strlen(str)	s.length() 或 s.size()
拼接	strcat(str1, str2);	s1 + s2
比较	strcmp(str1, str2)	s1 == s2
结尾标志	'\0'	不需要关心

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

string 类真好用，拼接查找样样通。 getline 读整行，length 长度记心中。 下标访问像数组，逆序只需倒着走。 回文首尾比一半，find 定位快如风。

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课后作业

1. 输入一个字符串，统计其中数字、字母、其他字符的个数
2. 输入一个字符串，删除其中所有的空格后输出
3. 输入两个字符串 A 和 B，判断 B 是否是 A 的子串
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