Char & String

黃祥陞 @Sprout 2024 C/C++語法班

Modified from @Sprout 2023

在這堂課，你會學到...

字元、字元陣列的概念與用法

C-style 字串的相關函式

在以後，你會學到...

C++ 的 string 的用法

在上堂課，你已經學到...

一維陣列的概念與用法

字元

字元的種類

數字：'0'、'1'、'2'、'3'...

字母：'a'、'B'、'c'、'D'...

簡單符號：','、'.'、'@'、'!'、';'...

其他：'\n'、'\t'、'\''、'\\'...

（複習：跳脫字元）

char a;
a = 'x';

char b = 'A';

字元的內容，要用' '括起來。

宣告與賦值

來猜猜以下這些程式的輸出？

#include <iostream>

int main() {
  char a = 'A';
  std::cout << a;
}

#include <iostream>

int main() {
  char a = 'A';
  std::cout << 'a';
}

#include <iostream>

int main() {
  char a = 'A';
  std::cout << "a";
}

#include <iostream>

int main() {
  char a = 65;
  std::cout << a;
}

公佈答案：

#include <iostream>

int main() {
  char a = 'A';
  std::cout << a;
}

#include <iostream>

int main() {
  char a = 'A';
  std::cout << 'a';
}

#include <iostream>

int main() {
  char a = 'A';
  std::cout << "a";
}

#include <iostream>

int main() {
  char a = 65;
  std::cout << a;
}

右下角那個是發生什麼事？

其實字元同時就是整數（雖然字元只有 1 個 byte）。

每個字元都可以用整數來寫。我們稱之為 ASCII Code。

#include <iostream>

int main() {
  if ('A' == 65)
    std::cout << "\'A\' == 65" << std::endl;
  else
    std::cout << "\'A\' != 65" << std::endl;
}

'A' == 65

ASCII Code

這裡附上一個小程式給大家玩玩。

#include <iostream>

int main() {
  std::cout << 'A' << " is " << (int)'A' << std::endl;
  std::cout << 'a' << " is " << (int)'a' << std::endl;
  std::cout << '0' << " is " << (int)'0' << std::endl;
  std::cout << '.' << " is " << (int)'.' << std::endl;
}

A is 65
a is 97
0 is 48
. is 46

大家應該有注意到：'0' != 0。

（等等會再細講關於 0 的部分）

既然剛剛說字元也是整數...那當然也可以用來做運算！

#include <iostream>

int main() {
  char b = 'b';
  std::cout << (char)(b    ) << " is " << (int)(b    ) << std::endl;
  std::cout << (char)(b - 1) << " is " << (int)(b - 1) << std::endl;
  std::cout << (char)(b + 1) << " is " << (int)(b + 1) << std::endl;
}

b=98
a=97
c=99

字元的運算

ASCII Table

關於 ASCII Table

其實就是字元與整數的對應表（不用特別記）。

幾個可以知道的：

'A' == 65, 'B' == 66, ... 依此類推

'a' == 97, 'b' == 98, ... 依此類推

'0' == 48, '1' == 49, ... 依此類推

'\0' == 0。等等會介紹 '\0' 的功能。

C-style 字串

字元陣列的用法

複習：陣列的初始化

字元陣列的初始化

基本做法：

char s[7] = {'s', 'p', 'r', 'o', 'u', 't'};

比較快的做法：

char s[7] = "sprout";

大家可以發現：字串是用 " " 來包。

字元是用 ' ' 來包。

關於 '\0'

char s[7] = {'s', 'p', 'r', 'o', 'u', 't'};

char s[7] = "sprout";

'\0'（也就是正整數的 0），代表的是字串的結束！

宣告字元陣列時，要預留 '\0' 的空間！

字串的輸出

#include <iostream>

int main() {
  char s[7] = {'s', 'p', 'r', 'o', 'u', 't', '\0'};
  std::cout << s << std::endl;
}

sprout

'\0' 很重要！！在 cout 字串的時候，

程式會一直印，直到遇到 '\0' 才停止。

給大家猜猜看，以下幾個程式會輸出什麼？

#include <iostream>

int main() {
  char s[7] = {'s', 'p', 'r', '\0', 'u', 't', '\0'};
  std::cout << s << std::endl;
}

#include <iostream>

int main() {
  char s[7] = {'s', 'p', 'r', 'o', 'u', 't'};
  std::cout << s << std::endl;
}

#include <iostream>

int main() {
  char s[6] = {'s', 'p', 'r', 'o', 'u', 't'};
  std::cout << s << std::endl;
}

答案：

#include <iostream>

int main() {
  char s[7] = {'s', 'p', 'r', '\0', 'u', 't', '\0'};
  std::cout << s << std::endl;
}

#include <iostream>

int main() {
  char s[7] = {'s', 'p', 'r', 'o', 'u', 't'};
  std::cout << s << std::endl;
}

#include <iostream>

int main() {
  char s[6] = {'s', 'p', 'r', 'o', 'u', 't'};
  std::cout << s << std::endl;
}

spr

sprout

我也不知道

Tips

經過剛剛的實驗可以知道，'\0' 非常重要！

所以，開字元陣列的時候，一定要預留 '\0' 的位置，以避免各種奇怪的問題。

#include <iostream>

int main() {
  char s[7] = {'s', 'p', 'r', 'o', 'u', 't'};
  std::cout << s << std::endl;
}

字串的輸入

字串的輸入是以 ' ' 或 '\t' 或 '\n' 為分界。

#include <iostream>

int main() {
  char s[20];
  std::cin >> s;
  std::cout << s << std::endl;
}

以上圖為例。如果輸入是 Hello World。

那輸出就是 Hello。

字串的輸入

#include <iostream>

int main() {
  char s[20], t[20];
  std::cin >> s >> t;
  std::cout << s << std::endl;
  std::cout << t << std::endl;
}

再一例。如果輸入是 Hello World。

那輸出就是 Hello

World

字串的輸入

補充：如果我就是希望把 "Hello World" 整個輸進去：

#include <iostream>

int main() {
  char s[20];
  std::cin.getline(s, 20);
  std::cout << s << std::endl;
}

以上圖為例。如果輸入是 Hello World。

那輸出就是 Hello World。

小練習

https://neoj.sprout.tw/problem/217/

參考架構

#include <iostream>

int main() {
  // 宣告字串
  // 輸入字串
  // for (int i=0 ; 字串還沒結束 ; i++){
  // 調整字串的第 i 個字母
  // }
  // std::cout << 字串 << std::endl;
}

參考提示

問：我要怎麼知道我的迴圈要執行到哪？

答：看到 '\0' 就表示字串結束了。

問：要怎麼把字母往後平移 3 個字母？

答：利用 ASCII Code。

這題最後要換行。

參考答案

#include <iostream>

int main() {
  char s[505];
  std::cin >> s;
  for (int i = 0; s[i] != '\0'; i++) {
    if (s[i] >= 'a' && s[i] <= 'w')
      s[i] = s[i] + 3;
    else
      s[i] = s[i] + 3 - 26;
  }
  std::cout << s << std::endl;
}

字元陣列相關函式

#include <cstring>

接下來要介紹幾個字元陣列的小工具（相關函式）

學會的話可以幫你省很多時間。

重要：記得 #include <cstring>。

否則在某些地方（如neoj）會 compile error。

strlen(str)

求出字串長度

strlen(str)。

str 是你想求長度的字串。

#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
  char s[20] = "Sprout";
  std::cout << strlen(s) << std::endl;
}

用法

Ｑ：如果不用 strlen 的話，我們都怎麼算字串長度？

Ａ：從字串開頭開始數，直到遇到 '\0'。

#include <iostream>

int main() {
  char s[20] = "Sprout";
  int count = 0;
  for (int i = 0 ; s[i] != '\0' ; i++) {
    count ++;
  }
  std::cout << count << std::endl;
}

實際上，strlen 本身就是這樣運算的。所以...

小提示

不要把 strlen 放進 for 迴圈裡面！

// This is extremely bad
for (int i = 0 ; i < strlen(s) ; i++) {
  // do something
}

用下面這種寫法比較省時間。（想想看為什麼？）

// This is good
int length = strlen(s);
for (int i = 0 ; i < length ; i++) {
  // do something
}

strcmp(str1, str2)

比較字串的字典序

用法

strcmp(str1 ,str2)。

str1 和 str2 是你想比較的字串。

回傳值的意思：

0：表示 str1 和 str2 內容一模一樣。

>0：表示 str1 的字典序 ASCII 比 str2 大。

<0：表示 str1 的字典序 ASCII 比 str2 小。

舉例

#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
  char a[20] = "abcde";
  char b[20] = "bcdef";
  char B[20] = "bcdef";
  std::cout << strcmp(a, b) << std::endl;
  std::cout << strcmp(b, a) << std::endl;
  std::cout << strcmp(b, B) << std::endl;
}

-1
1
0

小提示

當你想比較 str1 和 str2 內容是否一樣，

你可以：

if (strcmp(str1, str2) == 0) {
  // do something
}

你不可以：

if (str1 == str2) {
  // do something
}

記得別用 == 來比較兩個字元陣列

strcpy(dest, src)

把 src 的內容複製到 dest

用法

strcpy(dest ,src)。

把 src 的內容複製到 dest。

#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
  char a[20] = "oatmeal", b[20] = "super big bento";
  std::cout << "Before strcpy, a is " << a << std::endl;
  strcpy(a, b);
  std::cout << "After  strcpy, a is " << a << std::endl;
}

Before strcpy, a is oatmeal
After  strcpy, a is super big bento

小提示

你可以：

strcpy(dest, src);

你不可以：

dest = src;

（這應該會不能編譯）

在使用 strcpy 時，記得也為 dest 預留 '\0' 的空間哦！

strcat(dest, src)

把 src 的內容接到 dest 之後

用法

strcat(dest ,src)。

把 src 的內容接到 dest 之後。

#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
  char a[20] = "yo! ", b[20] = "battle";
  std::cout << "Before strcat, a is " << a << std::endl;
  strcat(a, b);
  std::cout << "After  strcat, a is " << a << std::endl;
}

Before strcat, a is yo! 
After  strcat, a is yo! battle

小提示

你可以：

strcat(dest, src);

你不可以：

dest += src;

（這應該會不能編譯）

在使用 strcat 時，記得也為 dest 預留 '\0' 的空間哦！

strtok(str, delim)

把 str 的內容以 delim 做分割

用法

strtok(str, delim)。

把 str 的內容以 delim 做分割。

#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
  char str[] = "The lecturer is GTcoding";
  char delim[] = " ";
  char* token;
  token = strtok(str, delim);
  while (token != NULL) {
    printf("%s\n", token);
    token = strtok(NULL, delim);
  }
}

The
lecturer
is
GTcoding

strncmp

strncpy

strncat

其他相似字串操作函式

strncmp(str1, str2, n)

strncmp(str1, str2, n)：

比較 str1 和 str2 這兩個字串的前 n 個字元。

0：表示兩者前 n 個字元內容一模一樣。

>0：表示 str1 的前 n 個字元的字典序比較大。

<0：表示 str1 的前 n 個字元的字典序比較小。

#include <iostream>
#include <cstring>

int main(){
    char str1[20] = "Sprout 2022";
    char str2[20] = "Sprout 2023";
    std::cout << strcmp(str1, str2) << std::endl;
    std::cout << strncmp(str1, str2, 6) << std::endl;
    std::cout << strncmp(str1, str2, 11) << std::endl;
}

-1
0
-1

strncmp(str1, str2, n)

strncpy(dest, src, n)

strncpy(dest, src, n)：

把 src 的前 n 個字元複製給 dest。

對，沒錯，只有前 n 個字元，他不會幫你複製 '\0'。

strncpy(dest, src, n)

#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
  char a[20] = "Sprout ", b[20] = "2023";
  std::cout << "a is " << a << std::endl;
  strncpy(a, b, 2);
  std::cout << "a is " << a << std::endl;
}

a is Sprout 
a is 20rout

strncpy(dest, src, count)

所以使用 strncpy 時，如果需要，記得自己手動補 '\0'。

#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
  char a[20] = "Sprout ", b[20] = "2023";
  std::cout << "a is " << a << std::endl;
  strncpy(a, b, 2); a[2] = '\0';
  std::cout << "a is " << a << std::endl;
}

a is Sprout 
a is 20

strncat(dest, src, n)

strncat(dest, src, n)：

把 src 的前 n 個字元接在 dest 之後。

strncat(dest, src, n)

#include <iostream>
#include <cstring>

int main(){
    char a[20] = "Sprout ", b[20] = "2022";
    std::cout << "a is " << a << std::endl;
    strncat(a, b, 2);
    std::cout << "a is " << a << std::endl;
}

a is Sprout 
a is Sprout 20

其它 <cstring> 字串函式

cppreference

小提示：要用到再查就好了

小練習

https://neoj.sprout.tw/problem/894/

可行的思路

思路一：直接用 strncpy 和 strncat。

思路二：用迴圈，一個一個字元來處理。

參考答案

思路一：

#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
  char a[105], b[105], ans[205];
  std::cin >> a >> b;
  int m, n;
  std::cin >> m >> n;

  strncpy(ans, a, m);
  ans[m] = '\0';
  strncat(ans, b, n);

  std::cout << ans << std::endl;
  std::cout << ans << std::endl;
  std::cout << ans << std::endl;
}

小練習

思路二：

#include <iostream>

int main() {
  char a[105], b[105], ans[205];
  std::cin >> a >> b;
  int m, n;
  std::cin >> m >> n;

  for (int i = 0 ; i < m ; i++)
    ans[i] = a[i];
  for (int i = 0 ; i < n ; i++)
    ans[m + i] = b[i];

  ans[m + n] = '\0';

  std::cout << ans << std::endl;
  std::cout << ans << std::endl;
  std::cout << ans << std::endl;
}

Char & String

字元

字元的種類

宣告與賦值

ASCII Code

字元的運算

ASCII Table

關於 ASCII Table

C-style 字串

複習：陣列的初始化

字元陣列的初始化

關於 '\0'

字串的輸出

Tips

字串的輸入

字串的輸入

字串的輸入

小練習

參考架構

參考提示

參考答案

字元陣列相關函式

strlen(str)

用法

小提示

strcmp(str1, str2)

用法

舉例

小提示

strcpy(dest, src)

用法

小提示

strcat(dest, src)

用法

小提示

strtok(str, delim)

用法

strncmp

strncpy

strncat

strncmp(str1, str2, n)

strncmp(str1, str2, n)

strncpy(dest, src, n)

strncpy(dest, src, n)

strncpy(dest, src, count)

strncat(dest, src, n)

strncat(dest, src, n)

其它 <cstring> 字串函式

cppreference

小練習

可行的思路

參考答案

小練習

謝謝大家

Sprout 2024 Char&String

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