Python与C++语法比较--字符串篇

Posted 2023-01-24

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tags: C++ Python

写在前面

刷lc从Python转向C++, 不只是语法层面, 还要改变很多的API, 这次记录一下C++和Python在字符串方面的一些区别, 供参考.

基本区别

Python字符串是不可变类型, 而C++的String为容器(本质上是一个类的别名, 说容器有点不合适, 因为容器内的元素类型已经被指定为​​char​​), 可变类型.

C++

先说一下字符, 是指​​char​​​类型, 其本质上也是int类型(​​0~127​​的ASCII字符, 存在隐式类型转换)

using string = std::basic_string<char>;  // string其实是一个类型别名

如果不需要一般的字符串操作, 可以使用​​vector<char>​​​, 是一种比较纯粹的字符数组类型, 资源占用较少. 并且C++17新增了一种叫做​​string_view​​​的类型, 用起来比​​string​​轻量, 下面是罗剑锋老师给出的描述.

string它确实有点“重”，大字符串的拷贝、修改代价很高，所以我们通常都尽量用 const string&，但有的时候还是无法避免（比如使用 C 字符串、获取子串）。如果你对此很在意，就有必要找一个“轻量级”的替代品。

在 C++17 里，就有这么一个完美满足所有需求的东西，叫 string_view。顾名思义，它是一个字符串的视图，成本很低，内部只保存一个指针和长度，无论是拷贝，还是修改，都非常廉价。

Python

字符串是不可变类型, 并且转换成ASCII码的话需要额外的内置函数:

chr(97) # a
ord(a) # 97

字符串创建

Python

s1=1
s2=abc
s3="45"
s4=r"D:\\Desktop"

单双引号都可以, 并且支持原生(raw)字符串.

小坑:

原生字符串不支持单字符, 即​​s=r\\​​​这样的写法是会报错的, 只能老老实实转义:​​s=\\\\​​.

C++

string s1="123";
// string s2=1;// error
string s3"abc"; //initializer_list, C++11

单引号和双引号并不能混用, 需要注意单引号只能表示单一字符, ​​char​​​类型, 而双引号表示字符串类型(​​char*​​​), 除非使用​​string​​​以及相关构造函数, 否则默认的类型为​​const char*​​, 例如:

void t1() 
    auto s1 = "abc";
    cout << typeid(s1).name() << endl; // PKc

    auto s2 = "bcd"s; // 字符串字面量C++14
    cout << typeid(s2).name() << endl;
    string s3 = "bcd";
    cout << typeid(s3).name() << endl;
    /*NSt3__112basic_stringIcNS_11char_traitsIcEENS_9allocatorIcEEEE
    NSt3__112basic_stringIcNS_11char_traitsIcEENS_9allocatorIcEEEE*/

并且C风格的字符串中双引号之间可以合并的语法也被C++的​​string​​延续了下来.

void t2() 
    string s1 =
        "abc"
        "ac";
    cout << s1 << endl;
    /* string s2 = a b; // error */

主要操作

操作	Python方法	C++方法
​​s1​​​中查找​​s2​​	​​s1.find(s2)​​, 找到返回索引, 否则返回-1	​​s1.find(s2)​​, 找到返回索引, 否则返回​​string::npos​​
取子串​​[1,5]​​	​​s[1:6]​​, 左闭右开区间取值	​​s.substr(1, 5)​​表示从索引1开始取, 取包括1在内的5个字符
连接字符串 ​​s1​​​和​​s2​​	加号或者​​+=​​连接	加号或者​​+=​​连接
字符串比较	字典序比较, 使用比较运算符	字典序比较, 使用比较运算符

检查字符

条件	Python (成员函数,可针对字符串)	C++ (全局函数,只针对字符)
是否为数字	​​s.isdigit()​​	​​isdigit(c)​​
是否为字母	​​s.isalpha()​​	​​isalpha(c)​​
是否为小写字母	​​s.islower()​​	​​islower(c)​​
是否为大写字母	​​s.isupper()​​	​​isupper(c)​​
是否为字母或数字	​​s.isalnum()​​	​​isalnum(c)​​
是否为十六进制字符(​​0~F​​)	-	​​isxdigit(c)​​

转换字符大小写:

转换方向	Python(成员函数)	C++(全局函数)
大写->小写	​​s.lower()​​	​​static_cast<char>(tolower(c))​​
小写->大写	​​s.upper()​​	​​static_cast<char>(toupper(c))​​

C++

#include <cctype>

void t1() 
    char c1 = a;
    cout << islower(c1) << endl; // 1
    char c2 = N;
    cout << isupper(c2) << endl; // 1
    char c3 = 0;
    cout << isnumber(c3) << endl; // 1
    char c4 = 0;
    cout << isalnum(c4) << endl; // 1
    char c5 = g;
    cout << isxdigit(c5) << endl; // 0


void t2() 
    char c1 = a;
    /* cout << (char)toupper(c1) << endl; // A */
    cout << static_cast<char>(toupper(c1)) << endl; // A
    char c2 = A;
    cout << (char)tolower(c2) << endl; // a

格式化输出

这部分不是严格的字符串方面, 但是也有值得对比的点.

C++当然要用最具C++味道的​​cout​​​了(虽然名声不好, 但是在泛型方面的支持还是比​​printf()​​​方便不少, 注意一下别和左移运算符用混了就行), 而Python就是一个​​printf()​​吃遍天.

输出的内容	Python	C++
字符串	​​print(s)​​	​​cout<<s<<endl;​​
二进制整数(字符串形式输出)	​​print(bin(x))​​	​​cout<<bitset<>​​
八进制整数	​​print(oct(x))​​	​​cout<<oct<<x<<endl;​​
十六进制整数(地址值)	​​print(hex(x))​​	​​cout<<hex<<x<<endl;​​
整数格式化(指定对齐方式和位数)	Python3.6支持的​​f-string​​​​print(f"123:0<6")​​	​​cout << setfill(0)​​​​<< setw(6) << left​​ ​​<< 123 << endl;​​
浮点数格式化输出(指定小数点后4位)	​​print(f"1.2:.4f")​​	​​cout << fixed​​​​<< setprecision(4)​​ ​​<< 3.14159 << endl;​​

参考:
​​​Formatting Output in C++ (niu.edu)​​;

C++

两种方法.

#include<sstream>
// 使用字符流. (可以定制)
void t3() 
    /* basic_ostringstream<char> oss; */
    ostringstream oss;
    // 默认是right
    oss << setfill(0) << setw(5) << left << 123;
    cout << oss.str() << endl;
    // 可定制
    cout << oss.str().insert(3, "-").insert(5, "-") << endl;
    /* 12300 */
    /* 123-0-0 */

// 直接输出
void t4() 
    // 默认是right
    cout << setfill(0) << setw(5) << left << 123 << endl;
    /* 12300 */

// 浮点数
void t5() 
    cout << setprecision(3) << 3.14159 << endl; // 3.14,总位数
    cout << fixed << setprecision(3) << 3.14159 << endl; // 3.142,小数点后位数,支持四舍五入

Python

print(f"123:0<6") # 123000
print(f"1.23456:.4f") # 支持四舍五入, 1.2346

字符流刷新

这算是一个比较小的主题, 但是也很常用. 一个比较常见的例子就是终端命令行程序中的进度条旋转, 使用字符流的输出刷新​​flush​​就可以完成.

下面是Python和C++的实现方式, 需要知道的另外一个点就是​​\\r​​表示光标移动到开头, 这同时也是进度条旋转的关键.

from time import sleep

str_lst = ["-", "\\\\", "|", "/", "-"]

for i in range(100):
    sleep(0.5)
    print(f"str_lst[i%4] process: i%\\r", flush=True, end="")

下面是C++版本的:

#include <unistd.h>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

int main(int argc, char *argv[]) 
    string strR"(-\\|/-)"s;
    int n100;
    while (n--) 
        usleep(200 * 1000); // 微秒
        cout << str[n % 4] << " process:" << 100 - n << "%\\r" << flush;
    
    return 0;

类型转换

转换方向	Python函数	C++函数
字符串->整数	​​int()​​, 支持不同数制(​​base​​参数)	​​stoi()​​​, ​​stol()​​​, ​​stoll()​​
字符串->浮点数	​​eval（)​​	​​stof()​​​, ​​stod()​​
浮点数/整数->字符串	​​str()​​	​​to_string()​​

Python的字符串转换还是相当方便的, 并且支持浮点数

Python

int(1011, base=2) # 11

C++

void t1() 
    auto a = "123"s;
    auto b = "12.3"s;
    cout << stoi(a) << endl;
    cout << stod(b) << endl;
    /* 123 */
    /* 12.3 */

小结

暂时先总结这么多, 之后刷题遇到再说.