C语言 数据结构与算法之字符串详解

什么是字符串

在计算机科学中，字符串（string）是由零个或多个字符组成的有限序列，它是编程语言中的一种数据类型。在C语言中，字符串通常被看作是由字符组成的一维字符数组，以 '\0'（NUL）字符作为字符串的结束标志。

字符串的表示

在C语言中，字符串可以使用字符数组表示，例如：

char str[10] = "hello";

上述代码中，我们声明了一个名为 str 的字符数组，并将其初始化为 "hello"，即该字符数组包含了字符串 hello 的所有字符和一个字符串结束标志 \0。

字符串的常见操作

字符串长度获取

获取字符串长度是操作字符串时必须掌握的基本技能。在C语言中，我们可以使用 strlen 函数来获取字符串的长度，例如：

char str[] = "hello";
int len = strlen(str);
printf("字符串的长度为：%d\n", len);

上述代码中，strlen 函数返回了 str 字符串的长度，即 5。

字符串拼接

字符串拼接指将两个或多个字符串按顺序连接起来，而在C语言中，字符串拼接可以使用 strcat 函数实现，例如：

char str1[] = "hello";
char str2[] = "world";
char str3[20];
strcpy(str3, str1);
strcat(str3, str2);
printf("拼接后的字符串为：%s\n", str3);

上述代码中，我们定义了三个字符数组，str1 和 str2 分别存储了 hello 和 world 字符串，而 str3 数组用于存储拼接后的字符串。我们使用 strcpy 函数将 str1 中的字符复制到 str3 中，然后使用 strcat 函数将 str2 中的字符追加到 str3 中。最后，我们输出了拼接后的完整字符串 helloworld。

字符串比较

字符串比较是指判断两个字符串是否相等。在C语言中，我们可以使用 strcmp 函数进行字符串比较，例如：

char str1[] = "hello";
char str2[] = "hello";
if (strcmp(str1, str2) == 0) {
    printf("两个字符串相等\n");
} else {
    printf("两个字符串不相等\n");
}

上述代码中，我们定义了两个字符数组 str1 和 str2，它们分别存储了相同的字符串 hello。然后使用 strcmp 函数进行比较，如果两个字符串相等，则 strcmp 函数返回 0，否则返回一个非零值。最后，根据比较结果输出相应的信息。

示例演示

字符串翻转

下面是一个字符串翻转的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void reverse(char* str) {
    int i = 0, j = strlen(str) - 1;
    while (i < j) {
        char temp = str[i];
        str[i] = str[j];
        str[j] = temp;
        i++;
        j--;
    }
}

int main() {
    char str[] = "hello world";
    reverse(str);
    printf("翻转后的字符串为：%s\n", str);
    return 0;
}

上述代码中，我们定义了一个函数 reverse，该函数接受一个 char* 类型的指针参数，即一个字符数组的首地址，用于对该字符数组进行翻转操作。在函数中，我们定义了两个变量 i 和 j，分别表示字符串的起始位置和结束位置。接着，在一个循环中，我们通过交换字符串中对应位置的字符，实现了字符串的翻转。最后，我们将翻转后的字符串输出到控制台。

字符串搜索

下面是一个字符串搜索的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int search(char* str, char ch) {
    char* p = strchr(str, ch);
    if (p != NULL) {
        return (int)(p - str);
    } else {
        return -1;
    }
}

int main() {
    char str[] = "hello world";
    char ch = 'w';
    int pos = search(str, ch);
    if (pos != -1) {
        printf("字符 %c 在字符串中的位置为：%d\n", ch, pos);
    } else {
        printf("未找到字符 %c\n", ch);
    }
    return 0;
}

上述代码中，我们定义了一个函数 search，该函数接受两个参数，一个是 char* 类型的指针参数，即一个字符数组的首地址；另一个是一个 char 类型的字符，用于表示要查找的字符。在函数中，我们使用 strchr 函数搜索字符串并返回第一个匹配的字符的地址。如果有匹配的字符，则我们计算出该字符在字符数组中的索引位置，并将其返回；否则，我们返回 -1 表示未找到。最后，我们将查找结果输出到控制台。