12第9章-字符串課件

第9章字符串字符串是C語言中另一種常用的數(shù)值對(duì)象，可以用來表示若干個(gè)字符的集合。在C語言的實(shí)現(xiàn)中，字符串與字符數(shù)組有著緊密的聯(lián)系。讀者在學(xué)習(xí)字符串的時(shí)候要注意兩者的異同點(diǎn)。在第8章中已經(jīng)介紹了數(shù)組，并且涉及了字符數(shù)組的一些簡單使用。本章將詳細(xì)討論字符數(shù)組和字符串的使用，同時(shí)還將介紹字符串的格式化輸入輸出函數(shù)的使用。第9章字符串通過本章的學(xué)習(xí)，需要掌握以下知識(shí)點(diǎn)：字符數(shù)組的使用；字符串和字符數(shù)組的關(guān)系；字符串常量和字符串變量的使用；字符串終止符’\0’的作用；使用printf函數(shù)和scanf函數(shù)處理字符串。9.1字符數(shù)組字符數(shù)組，即char型數(shù)組，是用以存放char型數(shù)據(jù)的數(shù)組容器。它的定義和使用與其他類型的數(shù)組基本相似。本小節(jié)將先介紹如何字符數(shù)組的定義和賦值，再討論初始化數(shù)組的方法，并在此基礎(chǔ)上介紹二維字符數(shù)組的使用，最后通過幾個(gè)范例來演示字符數(shù)組的使用。9.1.1定義和賦值字符數(shù)組字符數(shù)組的定義與其他數(shù)據(jù)類型的數(shù)組定義類似，需要首先指定數(shù)組容量。標(biāo)準(zhǔn)形式如下：char數(shù)組名[數(shù)組容量];其中，為了提高程序可維護(hù)性，一般使用具名常量作為數(shù)組容量。在數(shù)組定義后對(duì)數(shù)組賦值，只能通過對(duì)其中的每個(gè)元素挨個(gè)賦值的方式進(jìn)行。例如：01 chararray_ch[6];02 03 array_ch[0]=‘S’;04 array_ch[1]=‘u’;05 array_ch[2]=‘n’;06 array_ch[3]=‘d’;07 array_ch[4]=‘a(chǎn)’;08 array_ch[5]=‘y’;9.1.1定義和賦值字符數(shù)組以上語句將array_ch定義為字符數(shù)組，并對(duì)其中的元素挨個(gè)賦值，如果數(shù)組內(nèi)的元素具有某種規(guī)律性，還可以使用循環(huán)語句來為字符數(shù)組賦值。這種賦值方式比較簡潔。例如，要把一個(gè)數(shù)組賦值為’a’到’z’，可以使用如下代碼：01 #defineMAX_CHAR2602 …03 inti=0;04 chararray_ch[MAX_CHAR];05 06 for(i=0;i<MAX_CHAR;++i){07 array_ch[i]=‘a(chǎn)’+i;08 }9.1.1定義和賦值字符數(shù)組上述語句將數(shù)組array_ch的元素挨個(gè)賦值為’a’～’z’。注意：定義字符數(shù)組時(shí)，同樣要求指定數(shù)組容量大小，并且必須使用常量來表示。由于char型可以視為字長為1個(gè)字節(jié)的整數(shù)，所以也可以使用整型數(shù)組來存儲(chǔ)字符。但是，由于int型數(shù)據(jù)類型占用4個(gè)字節(jié)，而char型數(shù)據(jù)類型只占用1個(gè)字節(jié)，因此使用int型數(shù)組會(huì)浪費(fèi)空間。范例9-1展示了如何使用字符數(shù)組和int型數(shù)組來存儲(chǔ)字符。9.1.2字符數(shù)組的初始化與其他變量一樣，使用字符型數(shù)組也應(yīng)當(dāng)對(duì)其初始化。字符型數(shù)組的初始化方法與上一章介紹的數(shù)組的初始化一樣，有3種方法：1．初始化所有元素在數(shù)組定義語句中為所有數(shù)組元素賦值，如下：chararray[6]={‘S’,‘u’,‘n’,‘d’,‘a(chǎn)’,‘y’};charstr[4]={‘g’,‘o’,‘o’,‘d’};上述兩個(gè)語句將數(shù)組array和str的全部元素初始化。9.1.2字符數(shù)組的初始化2．初始化部分元素初始化值序列只給數(shù)組的前一部分值。如下：chararray[6]={‘S’};charstr[4]={‘g’,‘o’};上述兩個(gè)語句雖然只將數(shù)組的前一部分元素顯式初始化，但是編譯器會(huì)將其它部分自動(dòng)初始化為0。其中，array[1]、array[2]、array[3]、array[4]和array[5]全為0，str[2]和str[3]全為0。9.1.2字符數(shù)組的初始化3．不指定數(shù)組容量初始化數(shù)組時(shí)還可以不指定數(shù)組容量，而只給出初始化值序列，由初始值序列的個(gè)數(shù)決定數(shù)組容量，例如：chararray[]={‘S’};charstr[]={‘g’,‘o’};上述初始化語句執(zhí)行后，字符數(shù)組array的容量被設(shè)為1，只含一個(gè)元素’S’；字符數(shù)組str的容量被設(shè)為2，元素分別為’g’和’o’。9.1.3二維字符數(shù)組1．二維字符數(shù)組的定義二維字符數(shù)組就是數(shù)組元素為字符的二維數(shù)組。與定義其他類型的二維數(shù)組一樣，定義二維字符數(shù)組也必須指定各個(gè)維數(shù)的容量，其標(biāo)準(zhǔn)形式如下：char數(shù)組名[容量1][容量2];例如：charq[3][4];變量q被定義為字符數(shù)組，并占用3×4的數(shù)組空間。9.1.3二維字符數(shù)組2．二維字符數(shù)組的賦值同樣二維字符數(shù)組的賦值也必須通過訪問其中的每個(gè)元素來進(jìn)行。例如：q[2][3]=‘a(chǎn)’;q[1][1]=‘b’;其中，二維字符數(shù)組q的第2排第3列元素（均從0開始編號(hào)）被設(shè)為字符’a’，數(shù)組中的第1排第1列元素被設(shè)為’b’。9.1.3二維字符數(shù)組3．二維字符數(shù)組的初始化二維字符數(shù)組的初始化與一維數(shù)組初始化類似，也可以通過三種方式進(jìn)行初始化。例如：01 charq[2][2]={{‘a(chǎn)’,‘b’},{‘c’,‘d’}}; /*方式一：初始化所有元素*/02 charp[4][4]={ /*方式二：初始化所有一維數(shù)組的部分元素*/03 {‘a(chǎn)’,‘b’,‘c’},04 {‘e’,‘f’,},05 {‘g’},06 {}};07 charw[][]={ /*方式三：初始化部分一維數(shù)組*/08 {‘a(chǎn)’,‘b’,‘o’,‘u’,‘t’},09 {‘!’}};9.1.4字符數(shù)組使用舉例下面通過兩個(gè)字符數(shù)組的案例來討論如何在C語言中有效地使用字符數(shù)組。1．翻轉(zhuǎn)單詞本案例要求使用一個(gè)字符串?dāng)?shù)組實(shí)現(xiàn)將一個(gè)單詞的字符翻轉(zhuǎn)的功能，并要求將結(jié)果存儲(chǔ)在原來的字符數(shù)組中。例如，如果一個(gè)單詞為“GoodBye”，翻轉(zhuǎn)后為“eyBdooG”。對(duì)于這個(gè)問題，方法之一是引入一個(gè)臨時(shí)數(shù)組，可以分兩個(gè)步驟來解決問題：9.1.4字符數(shù)組使用舉例（1）借助一個(gè)臨時(shí)字符數(shù)組，將原字符數(shù)組的內(nèi)容按相反的順序存儲(chǔ)在該臨時(shí)字符中。該步完成后，兩個(gè)數(shù)組的內(nèi)容如下圖所示。9.1.4字符數(shù)組使用舉例（2）將該臨時(shí)數(shù)組的內(nèi)容順序復(fù)制回原數(shù)組中。該步驟完成后，兩個(gè)數(shù)組的內(nèi)容如下圖所示。9.1.4字符數(shù)組使用舉例2．翻轉(zhuǎn)單詞的另一種實(shí)現(xiàn)由于上一種方法引入了一個(gè)臨時(shí)數(shù)組，因此會(huì)占用額外的內(nèi)存空間。這里將介紹另一種不需要借助其他數(shù)組，只在原數(shù)組上進(jìn)行操作而實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)單詞功能的方法。9.1.4字符數(shù)組使用舉例由于單詞順序存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)組內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行翻轉(zhuǎn)實(shí)際上等效于，將其前后調(diào)換：第一個(gè)字符和倒數(shù)一個(gè)交換，第二個(gè)字符和倒數(shù)第二個(gè)字符交換，第三個(gè)字符和倒數(shù)第三個(gè)字符交換……直到字符數(shù)組的中間，假設(shè)為第n個(gè)字符。如果該字符數(shù)為奇數(shù)，則正好只剩一個(gè)字符；如果為偶數(shù)，則剩為兩個(gè)字符。但是不論哪種情況，都可以照樣將第n個(gè)字符和倒數(shù)第n個(gè)字符交換，如果是只有一個(gè)字符，就是自己和自己交換，不會(huì)影響功能。9.1.4字符數(shù)組使用舉例該方法的實(shí)現(xiàn)過程如下圖所示。9.2字符串常量與字符串變量為了更方便地對(duì)字符數(shù)據(jù)集合進(jìn)行處理，C語言引入了字符串類型。本節(jié)將討論字符串與字符數(shù)組的關(guān)系，首先依次介紹了字符串常量和字符串變量的使用，并通過幾個(gè)范例來演示如何字符串的格式化輸入輸出。9.2.1字符串常量C語言中的字符串常量是指用以表示字符串?dāng)?shù)據(jù)的常量，是包含在引號(hào)里的字符的集合。在前面的程序中，已經(jīng)接觸到很多的字符串常量，例如：“Hello,world!\n”“a=%d”“Thisisaprogram.”這三個(gè)都是字符串常量。字符串常量在C語言中被處理為一維字符數(shù)組存儲(chǔ)在內(nèi)存中一塊連續(xù)的區(qū)域內(nèi)。9.2.1字符串常量例如，上面的“Hello,world!\n”（中間無空格）在內(nèi)存中的存儲(chǔ)形式如圖9-7所示。9.2.1字符串常量而有以下定義的字符數(shù)組在內(nèi)存中的存儲(chǔ)形式如下圖所示。charstr[]={‘H’,‘e’,‘l’,‘l’,‘o’,‘,’,‘w’,‘o’,‘r’,‘l’,‘d’,‘!’,‘\n’};9.2.1字符串常量C語言定義了’\0’作為字符串常量在內(nèi)存中結(jié)束的標(biāo)志。對(duì)于任何一個(gè)字符串常量，C語言存儲(chǔ)其有效內(nèi)容的同時(shí)，還會(huì)在它后面加上一個(gè)’\0’。例如，字符串“Hello”的有效內(nèi)容為5個(gè)字符，將其存儲(chǔ)在內(nèi)存中時(shí)，末尾會(huì)自動(dòng)追加一個(gè)’\0’，變?yōu)?個(gè)字符。其在內(nèi)存中的空間為6字節(jié)。9.2.2字符串變量字符串變量實(shí)際上就是一維字符數(shù)組。使用字符串常量初始化一維數(shù)組，便可以得到一個(gè)字符串變量。例如：charstr[13]={“GoodDay!”};該語句會(huì)將字符串“GoodDay!”的內(nèi)容賦值給字符數(shù)組str中前幾個(gè)相應(yīng)的內(nèi)存空間，即’G’、’o’、’o’、’d’、’’、’D’、’a’、’y’、’!’和’\0’被相應(yīng)賦值給字符數(shù)組str的前10個(gè)字符空間，未被明確賦值的空間被初始化為0，即’\0’。初始化后str的內(nèi)存空間如下圖所示。9.2.2字符串變量注意：字符串變量在內(nèi)存中以一維字符數(shù)組的形式存儲(chǔ)。上述初始化語句也可以省略花括號(hào)，如下所示：charstr[13]=“GoodDay!”;也可以不指定數(shù)組容量，如下所示：charstr[]=“GoodDay!”;這種方式下，字符數(shù)組str的數(shù)組容量由字符串常量的字節(jié)數(shù)決定。因?yàn)椤癎oodDay!”所占空間為10個(gè)char型，所以str的容量大小為10。上述初始化語句，與以下初始化語句等效：charstr[]={‘G’，’o’，’o’，’d’，’’，’D’，’a’，’’y，’!’，’\0’};9.2.2字符串變量而以下缺少最后一個(gè)’\0’的初始化語句得到的字符數(shù)組str是不一樣的：charstr[]={‘G’，’o’，’o’，’d’，’’，’D’，’a’，’’y，’!’};該語句只能得到一個(gè)內(nèi)存空間為9個(gè)字節(jié)的字符數(shù)組。提示：字符串必須包含’\0’，其最后一個(gè)字符肯定是’\0’；而字符數(shù)組可以不要’\0’。要將字符數(shù)組初始化為全0，可以使用如下簡單形式：chararray[20]=“\0”;因?yàn)樽址癨0”的存儲(chǔ)在內(nèi)存中為兩個(gè)’\0’，所以執(zhí)行該語句后array的前兩個(gè)字符賦值\0，剩余18個(gè)字符會(huì)自動(dòng)初始化為’\0’。9.2.3格式化輸出字符串使用printf函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)字符串的格式化輸出，其為字符串輸出提供了專門的格式符：%s。使用printf函數(shù)輸出字符數(shù)組的形式如下：printf(“%s”,str);該語句會(huì)將從地址str（數(shù)組名也是數(shù)組首地址）開始的字符依次輸出，直到遇到’\0’字符。范例9-6演示了如何使用printf函數(shù)輸出字符數(shù)組。9.2.4字符終止符的作用在前面的討論中，已經(jīng)知道’\0’符號(hào)在字符串中的作用。范例9-7進(jìn)一步演示了’\0’在使用printf函數(shù)格式化輸出字符串中的作用。9.2.5格式化輸入字符串使用scanf函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)字符串的格式化輸入，實(shí)現(xiàn)從標(biāo)準(zhǔn)輸入為字符串變量賦值。與printf函數(shù)一樣，scanf函數(shù)提供的格式字符也為‘s’，該函數(shù)調(diào)用形式如下：scanf(“%s”,str);由于數(shù)組名就代表數(shù)組的首地址，因此該語句中不需要再對(duì)str取地址。如下形式是錯(cuò)誤的：scanf(“%s”,&str);9.2.5格式化輸入字符串該語句會(huì)以字符串的形式從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀取數(shù)值，直到遇到空白符（包括空格符、回車符、制表符和字符串終止符）。讀取的值將會(huì)依次賦值給從地址str（變量名str也是數(shù)組首地址）開始的若干個(gè)字符空間。例如，若有輸入為：hello,world!則字符串變量（字符數(shù)組）str只能得到空格前的6個(gè)字符，而系統(tǒng)會(huì)在其有效字符后自動(dòng)增加字符串終結(jié)符’\0’。賦值的結(jié)果如右圖所示。9.2.5格式化輸入字符串也可以在一個(gè)scanf函數(shù)中給多個(gè)字符數(shù)組賦值，如下所示：scanf(“%s%s%s”,s1,s2,s3);如果輸入為：Itistimefordinner!(回車)那么，字符數(shù)組s1被賦值為“It”，字符數(shù)組s2被賦值為“is”，字符數(shù)組s3被賦值為“time”，同樣每個(gè)字符數(shù)組末尾都會(huì)自動(dòng)增加一個(gè)’\0’。9.3字符串應(yīng)用舉例字符串處理是C語言程序中十分頻繁的處理任務(wù)。為了熟悉C語言中的字符串處理方式，本小節(jié)將通過幾個(gè)字符串處理的典型范例來演示C語言中對(duì)字符串的基本操作方法。同時(shí)，還介紹了字符串處理時(shí)最常用的輔助函數(shù)之一：strlen函數(shù)。9.3.1使用strlen函數(shù)strlen函數(shù)在字符串處理中是十分常用的，其功能為得到一個(gè)字符串的有效長度，即從第一個(gè)字符開始到第一個(gè)字符串終止符的字符個(gè)數(shù)（不包括字符串終止符）。其調(diào)用形式如下：a=strlen(str);執(zhí)行該語句后，strlen函數(shù)會(huì)計(jì)算字符串str的有效長度，并將該值作為函數(shù)值賦值給a。然后通過訪問a，即可獲得字符串str的有效長度。9.3.2統(tǒng)計(jì)單詞數(shù)本案例要求實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)字符串中單詞數(shù)的功能。假定單詞之間使用空格隔開。如果輸入字符串為“dogcatwoftant”，則輸入為4個(gè)單詞?；舅惴枋鋈缦拢菏褂靡粋€(gè)游標(biāo)i從首字符向后遍歷字符串{如果i指向字符!=空格，說明這是一個(gè)單詞的開始{單詞數(shù)connt增加1；將i向后移到該單詞結(jié)束的位置，即使i指向遇到的第一個(gè)空格或字符串終止符;}i自增1;}9.3.3顛倒單詞順序本范例要求實(shí)現(xiàn)顛倒字符串中的單詞順序的功能。例如：如果輸入為“Howdoyoudo?”，則輸出“do?youdoHow”；如果輸入為“Whatagoodday!!!”，輸出為“day!!!goodaWhat”。其中，單詞之間只考慮出現(xiàn)空格符。一種比較容易想到的方法就是引入一個(gè)臨時(shí)字符數(shù)組。將逆序輸出的字符串先拷到臨時(shí)數(shù)組，再從臨時(shí)數(shù)組復(fù)制會(huì)原數(shù)組。具體步驟如下：9.3.3顛倒單詞順序（1）使用游標(biāo)從字符結(jié)尾向前搜索，每找到一個(gè)單詞都將其整個(gè)復(fù)制到臨時(shí)數(shù)組，并在每個(gè)單詞后增加一個(gè)空格（最后一個(gè)單詞加字符串終止符’\0’）。這一步驟執(zhí)行后，原數(shù)組與臨時(shí)數(shù)組的內(nèi)容狀況如下圖所示。9.3.3顛倒單詞順序（2）將臨時(shí)數(shù)組的內(nèi)容逐個(gè)字符復(fù)制到原數(shù)組。這一步驟執(zhí)行完后，兩個(gè)數(shù)組在內(nèi)存中的內(nèi)容如下圖所示。9.3.4顛倒單詞順序-改進(jìn)范例9-10的方法有兩個(gè)缺點(diǎn)：由于引入了一個(gè)臨時(shí)字符串，空間復(fù)雜度高。執(zhí)行了兩次復(fù)制（從原字串到臨時(shí)字串，從臨時(shí)字串到原字串），時(shí)間復(fù)雜度高。另外一種比較靈巧且較節(jié)約空間的做法是在本數(shù)組內(nèi)實(shí)現(xiàn)單詞順序的顛倒。該方法也需要兩部來實(shí)現(xiàn)。9.3