字符与字符串
字符与字符串
字符是计算机中表示文本的基本单位。在C++中，字符用 char 类型表示，通常占用1个字节（8位）的内存空间。字符可以用单引号 '' 括起来表示，例如 'a'、'1'、'@' 等。
字符串是由多个字符组成的序列。在C++中，字符串可以用字符数组或 string 类来表示。字符串通常用双引号 "" 括起来表示，例如 “hello”、“how are you” 等。
字符与字符串处理，在编程中一直是一个比较重要的主题，相较整数类型而言，也更为复杂一些。下面分别来看看。
字符与ASCII 编码
在计算机，字符通常是被编码成整数，最终以 0 和 1 来存储的，每个字符都有不同整数与之对应。
编码的方式有很多种，在 C++ ，使用的是 ASCII 编码，ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码），这是一种基于拉丁字母的编码系统，用于数字、大小写字母以及一些特殊符号的编码。
下面这张 ASCII 编码表来自维基百科。
通过这张 ASCII 码表可以看到，ASCII 码表定义了128个字符，对应于整数 0 ~ 127，包括英文字母、数字、标点符号和控制字符，每个字符对应一个 ASCII 码值，例如字符 ‘A’ 的 ASCII 码值是 65 。
ASCII 码表分为以下几个部分：
- 控制字符（0-31）：这些字符用于控制设备，例如换行符
\n（ASCII 10）、回车符\r（ASCII 13）等。 - 可打印字符（32-126）：这些字符包括空格、数字、大写字母、小写字母和标点符号。
- 扩展字符（127）：这个字符是删除字符（DEL）。
这张表不需要记忆，但下面几个特点最好知道：
- 字符
0 ~ 9之间是连续的，A ~ Z之间是连续的；，a ~ z之间也是连续的。 - 小写字母所对应的 ASCII 码值比大写字母更大一些。
- 常见几个字符所对应的整数，如：字符
0对应的码值是 48；字符A对应的码值是 65；字符a对应的码值是 97 。
输出 ASCII 码表
我们可以通过一个循环来输出数字 0 ～ 127 及其对应的字符。我们只需要在输出时做一个强制类型转换就可以了。
#include <iostream>using namespace std;
// 字符与 ASCII 码int main() {
for (int i = 0; i < 128; i ++) { cout << i << ":" << char(i) << endl; }
return 0;}输出结果类似下面这样（这里只选取了其中一部分显示），大家可以对照上面的 ASCII 码表看看是否正确呢。
56:857:958::59:;60:<61:=62:>63:?字符与整数相互转换
在 C++ 中，字符和ASCII码之间可以相互转换。字符在内存中是以整数形式存储的，因此可以直接将字符赋值给整数变量，或者将整数赋值给字符变量。字符也可参与运算，运算时会转换为对应的码值来计算。
下面的代码演示了字符与对应的 ASCII 码值相互转换。
#include <iostream>using namespace std;
int main() { char c = 'M'; int n = 98;
cout << c << endl; cout << int(c) << endl; cout << n << endl; cout << char(n) << endl;
return 0;}运行程序，输出
M7798b在使用
cout输出时，C++ 编译器会根据数据类型来决定最终输出什么，如果数字i在 0 ~ 127 之间，char(i)则会被解读为数字对应的字符并输出，否则将会直接将数字输出。
下面通过几个练习来熟悉一下字符与 ASCII 码的一些常见操作。
示例：字符判断
由 ASCII 码表可知，大写字母之间是连续，小写字母之间也是连续，我们可以利用这个特性来判断一个字符是否是大写或小写字母。
#include <iostream>using namespace std;
int main() { char c; cin >> c;
if (c >= 'a' && c <= 'z') { cout << "是小写字母" << endl; } else if (c >= 'A' && c <= 'Z') { cout << "是大写字母" << endl; } else { cout << "是其它字符" << endl; }
return 0;}在判断比较时，不建议去直接使用数字比较，例如下面这样写：
if (c >= 97 && c <= 122) { cout << "是小写字母" << endl; } else if (c >= 65 && c <= 90) { cout << "是大写字母" << endl; } else { cout << "是其它字符" << endl; }尽管程序没问题，但程序不易读，而且我们也不一定能准确的记住每个字母所对应的 ASCII 整数是多少，一旦记错，程序的判断逻辑就错了，而且很不容易发现这种错误。
在这里我们直接比较的是字符，程序运行时，实际上会转换为 ASCII 所对应的整数来进行比较，强烈推荐这样来使用。
示例：字母大小写转换
ASCII 码表中，大写字母和小写字母的ASCII码值相差32。因此，可以通过加减32来实现字符的大小写转换。
如果从键盘读入一个字符，这个字符可能是大写字母也可能是小写字母。如果大写字母，输出其对应的小写字母；如果是小写字母，输出其对应的大写字母。
#include <bits/stdc++.h>using namespace std;
int main() { char c; cin >> c;
if (c >= 'a' && c <= 'z') { c = c - ('a' - 'A'); } else { c = c + ('a' - 'A'); }
cout << c << endl; return 0;}需要注意的，我们在进行大小写字母转换的时候，可以通过加 32 或减 32 来实现。
if (c >= 'a' && c <= 'z') { c = c - 32;} else { c = c + 32;}但不建议这么做，因为这个 32 很可能会记错，比如记成 33，那结果就完全错了。而我们知道，小写字母对应的大写字母之间的码值是固定的，是可以直接通过字符运算计算出来的。
字符数组
char 只代表单个的字符，而在实际应用中，更多是多个字符组成的文字，比如 hello, c++ ，由多个字符组成的这种类型我们称之为字符串（string）。字符串通常是用 "" 双引号括起来的。
C++ 标准库提供了 string 类，用于更方便地处理字符串。而在 C 语言中并没有 string 类型，在 C 语言中都是用字符数组来对字符串进行处理的。
字符串本质上就是以空字符 \0 为结尾的字符数组，\0 表示字符串的的结束。
字符数组的声明与初始化
字符数组可以通过以下方式声明和初始化：
char str1[] = "Hello"; // 结尾自动添加 '\0'char str2[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}; // 手动添加 '\0'需要特别注意的是，当我们使用字符串来初始化字符时，字符数组末尾会自动添加空字符 \0，因此字符数组的长度实际上要比看到的字符串长度多 1 。
如果像下面这样实始化字符数组：
char str[5] = "Hello";运行会报错，原因是没有没有足够的数组空间来存放字符。字符串 “Hello” 共 5 个字符，长度为 5，但对应的字符数组长度实际应该为 6，因为末尾还有一个空字符 \0 。
我们可以像普通数组一样对字符数组进行操作，例如，我们可以通过下标访问和修改字符数组中的字符。
字符数组的长度
字符数组的长度可以通过 strlen 函数获取，该函数返回字符串的长度（不包括 '\0'）。
示例代码：
#include <bits/stdc++.h>using namespace std;
int main() { char str[] = "hello";
cout << strlen(str) << endl; // 输出：5 return 0;}字符串 String
字符串是由多个字符组成的序列。在C++中，字符串可以用 string 类来表示。string 类封装了字符数组，并提供了丰富的成员函数来操作字符串。
字符串定义与初始化
下面的程序演示了几种字符串定义与初始化的方式。
#include <iostream>#include <string>using namespace std;
int main() { string s1; // 定义一个字符串变量 s1，默认为空字符串 string s2 = "hello world"; // 定义并初始化 string s3("hello world"); // 定义并初始化 string s4(s3); // 用 s3 的值来初始化 s4 stirng s5(s) string s5(8, 'f'); // s3 的内容是 ffffffff
cout << s2 << endl; printf("%s\n", s3.c_str()); // 注意 printf 输出的写法 return 0;}运行程序，得出结果
helloffffffff需要注意的是，在 C 语言中并没有 string 类型，如果想要使用 printf() 进行输出，需要使用字符串中内置的函数 c_str() 把 string 转换为 C 语言接受的形式（实际上转换成为字符数组）。
单行字符串读入
同样的，我们也可以用 cin 去读入字符串，例如：
#include <iostream>using namespace std;
int main() {
string s; cin >> s;
cout << s << endl;
return 0;}和之前读入整数类型完全一致的用法，非常简单！不过如果输入的是一串带空格的字符串，输出就会有点问题了，例如输入：
Hello C++运行程序，发现只输出了 Hello ，后面的 C++ 并没有读入进去。
Hello在使用
cin读入字符或字符串时，一旦遇到空白字符（如 tab、空格、换行等），就会自动停止读取，所有的空白字符都会被跳过，不会成为字符串的一部分。
如果要读入一串带空白字符的字符串，需要用到getline() ，从名称就可以看出，这个指令是以「行」为单位来读入数据的。
#include <iostream>using namespace std;
int main() {
string s; getline(cin, s); // 以行为单位对字符串进行读入
cout << s << endl;
return 0;}多行字符串读入
在实际应用中，我们经常会遇到读入多行字符串的情况。
例如，输入正整数 n，要求依次读入接下来的 n 行字符串并输出。
例如，按以下格式输入数据：
3AlanMale18直接应该输出
AlanMale18很容易写出下面这样的代码：
#include <iostream>using namespace std;
int main() { int n; string arr_s[10]; # 定义一个字符串数组 cin >> n; string s;
for (int i = 0; i < n; i++) { getline(cin, s); arr_s[i] = s; }
for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr_s[i] << endl; }
return 0;}感觉没什么毛病，运行程序看看，结果显示：
AlanMale发现最后的 18 没读入进来，但输出结果前面有一个空行，这是为什么呢？
这是因为 getline() 在每次读入数据时会读到换行符才停止，而 cin 读完数据就停下来了。对于上面的代码，第 7 行的 cin 读入，只会读入数字 3，读取的就停在 3 和后面的换行符之间了。
后面 getline() 接着读，会接着读，首先就读到了换行符，因此会产生一个空行，再读入后面的 Alan。
解决的办法是，在 cin 后加上一句 cin.ignore()，这样就忽略掉 cin 后面的换行符了，后面的读入也就正常了。
#include <iostream>using namespace std;
int main() { int n; string arr_s[10]; cin >> n; cin.ignore(); string s;
for (int i = 0; i < n; i++) { getline(cin, s); arr_s[i] = s; }
for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr_s[i] << endl; }
return 0;}字符串操作
字符串本质上就是一个字符数组，因此我们可以像常见的数组那样去访问和操作字符串。
string s = "Hello C++";cout << s[0] << endl; // 输出字符 H在 C++ 中，我们可以通过
s.length()和s.size()来获取字符串的长度，两者是等价的，s.size()是后面为了兼容 STL 容器加入的，推荐使用s.size()即可。
因此我们可以像遍历数组那样用循环去遍历字符串中的每个字符，下面这个例子就是将字符中的所有字符依次打印出来，每个字符一行。
#include <iostream>using namespace std;
int main() { string s = "Hello C++";
for (int i = 0; i < s.size(); i++) { cout << s[i] << endl; }
return 0;}运行结果：
Hello
C++练习：数字和
题目描述
输入一个很大的数字，求各位上的数字和。
输入描述
一个很大的整数 （不超过 200 位）。
输出描述
为一个整数，表示这个整数的各个位上的数字之和。
输入输出样例
输入:
12345678912345678912345678输出：
135题目解析
因为输入的是一个很大的整数，我们就不能用 int 或 long long 变量来存储了。比较好的方法是用字符数组或直接用字符串来存储。
无论用字符数组还是字符串，我们都需要解决一个问题，因为读入的数字每一位都是一个字符，我们要求数字和，需要将字符数字变为真正的数字。
参考代码
这里用字符串来存储输入的大数字。
#include <bits/stdc++.h>using namespace std;
int main() { string s; cin >> s;
int t = 0; for (int i = 0; i < s.size(); i++) { t += s[i] - '0'; }
cout << t << endl; return 0;}练习：判断回文字符串
题目描述
输入一个字符串，判断该字符串是不是一个回文字符串。如果是回文数，则输出 “Y”，否则输出 “N”。
输入描述
输入为一个字符串
输出描述
输出 “Y” 或 “N”
输入输出样例
输入1：
hello c++输出1:
N输入2:
madam输出2:
Y题目分析
如果一个字符串正着读和倒着读是一样，这个字符串就是一个回文字符串，否则就不是回文字符串。我们可以找到多种方法来实现回文字符串的判断。
参考方法一
利用字符串拼接，将一个字符串倒序，再将倒序后的字符串与原始字符串对比，如果相等，则是回文字符串，否则不是回文字符串。
#include <bits/stdc++.h>using namespace std;
int main() { string s; getline(cin, s);
string p = ""; // 用于拼接得到倒序后的字符串 for (int i = s.size() - 1; i >= 0; i--) { p += s[i]; }
if (p == s) cout << "Y" << endl; else cout << "N" << endl; return 0;}实际上，由于拼接是有顺序的，"a" + "b" 与 "b" + "a" 得到的结果相好是逆序，我们可以巧妙地利用这个特点，不用倒着来一遍，正着来也是一样的。
#include <bits/stdc++.h>using namespace std;
int main() { string s; getline(cin, s);
string p = ""; for (int i = 0; i < s.size(); i++) { p = s[i] + p; // 注意这一段代码 }
if (p == s) cout << "Y" << endl; else cout << "N" << endl; return 0;}参考方法二
方法二稍微巧妙一点，我们可以同时对比字符串的第一个字符和最后一个字符是否相等，如果不相等，那肯定不是回文字符串，如果相等，再对比第 2 个字符与倒数第 2 个字符是否相等，如果不相等，那肯定不是回文字符串，如果相等，再按同样的规则继续对比下去…
如下图所示，下标 i 和 j 从两相向推进，只要 i < j 就一直对比下去。
#include <iostream>using namespace std;
int main() { string s; getline(cin, s);
bool is_palindrome = true; int s_len = s.size(); // 获取字符串长度，避免反复调用
for (int i = 0, j = s_len - 1 ; i < j; i++, j--) { if (s[i] != s[j]) { is_palindrome = false; break; } }
if (is_palindrome) cout << "Y" << endl; else cout << "N" << endl;
return 0;}参考方法三
在我们学习 STL 后，就可以直接使用 reverse() 来实现字符串逆序操作。判断回文数就更简单了。
#include <iostream>#include <algorithm>using namespace std;
int main() { string s; getline(cin, s);
string p = s; // 将字符串复制一份，后续比较
reverse(s.begin(), s.end()); // 将 s 字符串反转
if (p == s) cout << "Y" << endl; else cout << "N" << endl;
return 0;}要使用 reverse()，需要加入头文件 #include <algorithm>。当然你也可以直接使用万能头文件 #include <bits/stdc++.h>。
练习：恺撒密码加密信息
什么是恺撒密码
在信息传输过程中，为了保证信息的安全，往往需要对信息进行一定的加密处理。恺撒密码（Caesar Cipher） 是一种非常简单的加解密方法，因古罗马时代的恺撒大帝曾使用过这种密码而得名。
恺撒密码是属于移位密码（Shift Cipher）中的一种，简单来说就是将明文中所有的字母在字母表中按照一定的字数进行「平移」，平移后对应的字母组成密文。
关于信息加密，这里有几个概念：
明文，指我们需要加密的内容，也就是加密前的内容密文，也就是加密后的内容密钥，也就是「平移」多少位，例如：如果平移 3 位，密钥就是 3
例如将字母ABC进行加密，密钥是 3，根据规则，字母 A 将被替换成它向后移 3 位的字母 D，字母 B 与 C 按同样的规则进行替换，因此 ABC（明文）加密后就变成了 DEF（密文）。如下图所示：
题目描述
给定一个字符串，根据恺撒密码，输出加密后的字符串。
输入输出样例
输入
I Love Programing3输出
L Oryh Surjudplqj参考代码
#include <iostream>using namespace std;
int main(){ string s; getline(cin, s);
int n; cin >> n;
for (auto &c : s) { if (c <= 'z' && c >= 'a') { c = (c - 'a' + n) % 26 + 'a'; } else if (c <= 'Z' && c >= 'A') { c = (c - 'A' + n) % 26 + 'A'; } }
cout << s << endl;
return 0;}代码解析
上面的代码中唯一需要注意的是如何处理字母循环移位的，例如，如果字母 z 需要向后移位，应该又再回字母 a 从头开始计算，z 向后移 3 位，得到的是字母 c。
这个转换是通过取模运算来实现的，先把字符转换为数字，再移位，对移位后得到的数字进行取模运算，取模运算后再转换为对应的字母。
小结
字符是构成文本的基本单元，而字符串则是由字符组成的序列，这两者都是非常重要的数据类型，在处理文本和字符串数据时非常有用。在算法竞赛中也很常见，如字符统计与转换、字符串匹配、字符串压缩等等。