【C++】P5734 【深基6.例6】文字处理软件

💯前言

• 在本次编程练习中，我们的目标是设计并实现一款文字处理软件。题目要求我们通过一系列字符串操作，模拟文字处理过程。这些操作包括字符串的拼接、截取、插入和查找，操作的结果需及时输出。这类问题不仅考察了我们对 C++ 中字符串操作的掌握，也考察了如何根据不同需求选择合适的数据结构和算法。通过这篇文章，我们将详细分析题目中的要求、我的实现方法、老师的实现方式，并进行对比，最终扩展和总结整个思路。 C++ 参考手册

💯题目描述

以下是题目原文，要求根据输入的操作来处理文档内容，并输出结果：

💯题目描述

P5734 【深基6.例6】文字处理软件

你需要开发一款文字处理软件。最开始时输入一个字符串作为初始文档。可以认为文档开头是第 0 个字符。需要支持以下操作：

• 1 str：后接插入，在文档后面插入字符串 str，并输出文档的字符串；
• 2 a b：截取文档部分，只保留文档中从第 a 个字符起 b 个字符，并输出文档的字符串；
• 3 a str：插入片段，在文档中第 a 个字符前面插入字符串 str，并输出文档的字符串；
• 4 str：查找子串，查找字符串 str 在文档中最先的位置并输出；如果找不到输出 -1。

为了简化问题，规定初始的文档和每次操作中的 str 都不含有空格或换行。最多会有 q 次操作。

输入格式

第一行输入一个正整数 q，表示操作次数。

第二行输入一个字符串 str，表示最开始的字符串。

第三行开始，往下 q 行，每行表示一个操作，操作如题目描述所示。

输出格式

一共输出 q 行。

对于每个操作 1,2,3，根据操作的要求输出一个字符串。

对于操作 4，根据操作的要求输出一个整数。

示例输入与输出

输入：

4
ILove
1 Luogu
2 5 5
3 3 guGugu
4 gu

输出：

ILoveLuogu
Luogu
LuoguGugugu
3

💯我的做法

在我自己的实现中，我依赖了 C++ 中标准库提供的 string 类型，它使得字符串操作变得非常简单。主要操作如下：

操作1：在文档末尾插入字符串

我选择了使用 += 运算符来将字符串拼接到文档末尾，代码如下：

s += str;

这样实现可以将新字符串 str 添加到当前文档 s 的末尾，符合题目的要求。

操作2：截取字符串

对于操作2，我使用了 substr(a, b) 函数来截取文档中的一部分。substr 函数接受两个参数，a 为起始位置，b 为截取长度。根据题目要求，我们需要将起始位置从 1-based 转换为 0-based，因此在调用 substr 时，将 a - 1 作为起始位置：

s = s.substr(a - 1, b);

操作3：在指定位置插入字符串

为了在指定位置插入字符串，我使用了 insert(a, str) 方法。这个方法会将字符串 str 插入到当前字符串 s 的第 a 个位置：

s.insert(a - 1, str);

注意这里的 a - 1 是因为题目给定的是 1-based 索引，而 C++ 的字符串操作是基于 0-based 索引的。

操作4：查找子串位置

对于操作4，我使用了 find(str) 函数来查找子串 str 在文档中最早出现的位置。如果没有找到该子串，find 函数会返回 string::npos，表示未找到：

size_t pos = s.find(str);
if (pos == string::npos)
    cout << -1 << endl;
else
    cout << pos << endl;

完整代码：

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

int main()
{
 	int n;
 	cin >> n;
 	string s;
 	cin >> s;
 	while(n--)
 	{
 		int m;
 		cin >> m;
 		switch(m)
 		{
 			case 1:
				{
				string s2;
 				cin >> s2;
 				s += s2;
 				cout << s << endl;
 				break;
				}
 			case 2:
				{
				int a, b;
 				cin >> a >> b;
 				s = s.substr(a, b);
 				cout << s << endl;
 				break;
				}
 			case 3:
				{
				int a;
 				string s2;
 				cin >> a >> s2;
 				s.insert(a, s2);
 				cout << s << endl;
 				break;
				}
 			case 4:
				{
				string s2;
 				cin >>  s2;
 				size_t idex = s.find(s2);
 				if(idex == string::npos)
 				    cout << -1 << endl;
 				else
 				    cout << idex << endl;
 				break;
				}
		}
	}
	 	
	return 0;
}

💯老师的做法

老师的做法和我类似，核心思路没有变化，采用了 C++ 标准库的 string 类型及其内置的操作函数。具体代码如下：

主要差异

1. 变量初始化：
   • 老师在代码开始时就预定义了变量 a, b, 和 str，而我的做法是在每个操作中根据需要动态定义这些变量。
   • 老师的代码将变量定义放在了 while 循环外部，而我的做法将这些变量放在了每个 switch 语句内，确保了在每个操作中只定义所需变量。
2. 使用 switch 语句：
   • 老师使用了 switch 语句来处理不同的操作，明确区分了不同的操作类型。这种方式在处理多个互斥操作时非常清晰，且便于扩展。
3. 查找操作：
   • 在查找子串的部分，老师也使用了 find 函数，并且处理了找不到子串时返回 -1 的逻辑，和我的做法相同。

代码：

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

int main()
{
    int q = 0;
    cin >> q;
    string s;
    cin >> s;
    int a, b;
    string str;

    while (q--)
    {
        int m = 0;
        cin >> m;
        switch (m)
        {
        case 1:
            cin >> str;
            s += str;
            cout << s << endl;
            break;
        case 2:
            cin >> a >> b;
            s = s.substr(a, b);
            cout << s << endl;
            break;
        case 3:
            cin >> a >> str;
            s.insert(a, str);
            cout << s << endl;
            break;
        case 4:
            cin >> str;
            size_t pos = s.find(str);
            if (pos == string::npos)
                cout << -1 << endl;
            else
                cout << pos << endl;
            break;
        }
    }
    return 0;
}

💯对比分析

相同点：

1. 操作逻辑：
   • 两种实现都处理了 4 种操作，分别是插入、截取、插入指定位置、查找子串。
   • 都使用了 string 类型的操作函数，如 +=, substr, insert, 和 find 来执行字符串操作。
2. 输入输出：
   • 输入格式一致，读取 q 次操作并执行，每次执行后输出对应结果。

差异点：

1. 变量定义：
   • 我的做法在每个操作前定义变量，使得每次操作只在需要的时候初始化变量。老师则将变量统一提前定义，这在一些情况下可能更清晰，尤其是在处理较为复杂的逻辑时。
2. 代码结构：
   • 我选择了将每个操作的代码放在 switch 语句的各个分支中，老师则将更多的内容放在 switch 外部，尤其是变量的定义和初始化。

💯扩展与优化

1. 优化字符串拼接：
   • 在频繁拼接字符串的情况下，+= 运算符可能会有性能问题，尤其是当字符串较长时。为了提高效率，可以使用 stringstream 或 vector<char> 来减少内存重分配带来的开销。
2. 边界检查：
   • 对于操作 2 和操作 3，程序没有进行充分的边界检查。如果 a 和 b 超出了文档长度范围，应当做适当的处理。比如，在执行 substr(a, b) 时，可以检查 a + b 是否超过字符串的最大长度。
3. 容错性：
   • 对于查找子串操作，可以加入更多的异常处理机制，例如对输入的子串进行合法性校验，防止空串或无效字符导致异常。

💯小结

本次文字处理软件题目考察了 C++ 中字符串的基本操作，特别是如何通过不同的方式处理字符串的拼接、截取、插入和查找。通过两种实现方法的对比，我们不仅看到了不同的实现方式，也发现了每种方法的优缺点。在实际编码中，我们可以根据具体情况选择合适的方式来实现。通过这些操作，我们能够更深入地理解 C++ 字符串的操作特性，并提升自己的编程能力。