文字列の操作

Q: [なぜ文字列を] 走査する際に [size_t] を使い、[int] では[いけない]のか？

[なぜなら] string::length() [が返すのは] size_t （[符号なし整数]）だからです。[もし] int [を使用すると]、[比較時に] 警告（[符号付き] 対 [符号なし]）が発生する可能性があります。

Q: stoi [変換に失敗した場合はどうなるか]？

std::invalid_argument 例外が[スローされる]。

[第]19[課では、] string [の基本操作] を学びました。

[実際の場面では]、[文字を削除する]、[文字を挿入する]、[文字列を比較する]、[数値を文字列に変換する]……といった操作が必要になる場合があります。

[このレッスン]では、[stringの] [応用操作]を[学びましょう]。

1. [編集]文字列

(1) 1.1 [文字の削除]（erase）

[文法]：

▶ サンプル 2: codeexample (難易度 ⭐)

CPP

string.erase(, );

▶ 試してみよう

例：

CPP

#include iostream
#include string

int main() {
 std::string text = "Hello, World!";
 
 // 5 7 （", World"）
 text.erase(5, 7);
 
 std::cout << text << std::endl; // Hello!
 
 return 0;
}

💡 [ヒント]： [引数を1つだけ指定した場合]、erase(pos) [は、] pos [から末尾までのすべての文字を削除します]。

(2) 1.2 [文字の挿入]（insert）

[文法]：

TEXT

string.insert(, );

例：

CPP

#include iostream
#include string

int main() {
 std::string text = "Hello!";
 
 // 5 " World"
 text.insert(5, " World");
 
 std::cout << text << std::endl; // Hello World!
 
 return 0;
}

(3) 1.3 [クリア]文字列（clear）

CPP

#include iostream
#include string

int main() {
 std::string text = "Hello";
 text.clear(); // ...
 
 std::cout << "：" << text.length() << std::endl; // 0
 std::cout << "：" << text.empty() << std::endl; // 1（true）
 
 return 0;
}

💡 [ヒント]： empty() 関数[は、]文字列[が空かどうかを判定するために使用されます]（[空の場合は] true、[つまり] 1 を返します）。

2. [比較]string（compare）

==、!=、<、> は、[比較的] 文字列よりも[より詳細な情報]ですが、compare() 関数は[提供できる]ものです。

基本的な使い方

CPP

#include iostream
#include string

int main() {
 std::string s1 = "apple";
 std::string s2 = "banana";
 
 int result = s1.compare(s2);
 
 if (result == 0) {
 std::cout << "s1 s2" << std::endl;
 } else if (result < 0) {
 std::cout << "s1 s2" << std::endl; // ...
 } else {
 std::cout << "s1 s2" << std::endl;
 }
 
 return 0;
}

[戻る]値：

0：[2つの]文字列[が等しい]
< 0：[呼び出し元が引数より小さい]
> 0：[呼び出し元が引数より大きい]

💡 [ヒント]： [実際には]、==、!=、<、>を[直接使用]する方が、[文字列]を使うよりも[より直感的]です。[これらの演算子]の使用をお勧めします。

3. 文字列と[数値の相互変換]

(1) 3.1 [数値から文字列への変換]string（to_string）

CPP

#include iostream
#include string

int main() {
 int age = 25;
 double price = 19.99;
 
 std::string ageStr = std::to_string(age);
 std::string priceStr = std::to_string(price);
 
 std::cout << "：" << ageStr << std::endl;
 std::cout << "：" << priceStr << std::endl;
 
 return 0;
}

出力：

💡 [ヒント]： to_string() [浮動小数点数の変換時]、[6桁の小数]が[保持されます]。[形式を制御したい場合は]、std::ostringstream [または] std::format（C++20）を[使用してください]。

(2) 3.2 文字列[数値への変換]（stoi、stod）

関数	[作用]	例
`std::stoi(str)`	文字列 → 整数	`int x = std::stoi("123");`
`std::stol(str)`	文字列 → long	`long x = std::stol("123");`
`std::stoll(str)`	文字列 → long long	`long long x = std::stoll("123");`
`std::stof(str)`	文字列 → 浮動小数点数	`float x = std::stof("3.14");`
`std::stod(str)`	文字列 → 実数	`double x = std::stod("3.14");`

例：

CPP

#include iostream
#include string

int main() {
 std::string numStr = "123";
 std::string priceStr = "19.99";
 
 int num = std::stoi(numStr);
 double price = std::stod(priceStr);
 
 std::cout << "num = " << num << std::endl;
 std::cout << "price = " << price << std::endl;
 
 return 0;
}

⚠️ [注意]： [もし]string[が有効な数値形式でない場合]、stoi / stod [は]例外を[スローします]。[後ほど、] try-catch を使って[これを処理する]方法を学びます。

4. [文字列の走査]

(1) 4.1 [下付き文字]

CPP

#include iostream
#include string

int main() {
 std::string text = "Hello";
 
 for (size_t i = 0; i < text.length(); i++) {
 std::cout << text[i] << " ";
 }
 std::cout << std::endl;
 
 return 0;
}

(2) 4.2 [適用範囲] for（C++11、[推奨]）

CPP

#include iostream
#include string

int main() {
 std::string text = "Hello";
 
 for (char c : text) {
 std::cout << c << " ";
 }
 std::cout << std::endl;
 
 return 0;
}

💡 [ヒント]： [範囲] for [より簡潔]、[かつ書き間違いにくい]ループ条件。

5. 演習：[シンプルなテキストエディタ]

▶ サンプル 1: [実装]「[検索と置換]」[機能] (難易度 ⭐⭐)

CPP

#include iostream
#include string

int main() {
 std::string text = "I like C. C is powerful.";
 std::string oldStr = "C";
 std::string newStr = "C++";
 
 size_t pos = 0;
 while ((pos = text.find(oldStr, pos)) != std::string::npos) {
 text.replace(pos, oldStr.length(), newStr);
 pos += newStr.length(); // ...
 }
 
 std::cout << "：" << text << std::endl;
 
 return 0;
}

▶ 試してみよう

出力：

like C++. C++ is powerful.

💡 [重要]： [置換後]、[新しく挿入された]文字列を[スキップする必要がある]。そうしないと、[新しい]文字列に[元の]文字列が含まれている場合、無限ループに陥る。

❓ よくある質問

Q [なぜ文字列を] 走査する際に [size_t] を使い、[int] では[いけない]のか？

A [なぜなら] string::length() [が返すのは] size_t（[符号なし整数]）だからです。[もし] int [を使用すると]、[比較時に] 警告（[符号付き] 対 [符号なし]）が発生する可能性があります。

Q stoi [変換に失敗した場合はどうなるか]？

A std::invalid_argument 例外が[スローされる]。

📖 まとめ

erase() [文字を削除]、insert() [文字を挿入]、clear() [文字列を空にする]
compare() [比較]文字列（[ただし、直接 ==、!= [などの]演算子を使用することを推奨します]）
to_string() [数字を]文字列に変換
stoi() / stod() [文字列を]数値[に変換する]
[文字列の反復処理][範囲] for（C++11）（推奨）

📝 練習問題

初心者（難易度 ⭐）： [ある]プログラムを作成し、[ユーザーに][1つの]文字列を入力させ、[その中のすべてのスペースを削除する]ようにする。

World, this is C++!：HelloWorld,thisisC++!

中級（難易度 ⭐⭐）： [ある]プログラムを作成し、[ユーザーに][1つの]文字列を入力させ、[それが]「[回文]」であるかどうかを判定する（[前から読んでも後ろから読んでも同じ]文字列のこと。[例]「level」、「radar」など）。

[ヒント]：[2つの]ポインタ（[またはインデックス]）を使い、[1つは先頭から末尾へ]、[もう1つは末尾から先頭へ]、[1つずつ比較]することができます。

上級（難易度 ⭐⭐⭐）： [プログラム]を作成し、[「簡単な暗号化」/[復号化]]を[実装]する：

[暗号化ルール]：[各文字の] ASCII [コードに] 3 を加える（[例] 'A' → 'D'）
[解読ルール]：[各文字の] ASCII [コードから] 3 [を引く]
[ユーザーに]文字列を入力させ、[まず暗号化してから復号化]し、[結果]を出力する
[検索]：find/rfind/find_first_of [部分文字列]
[切り取り]：substr(pos, count) [部分文字列の抽出]
[置換]：replace(pos, count, str) [一部の内容を置換]
[挿入]/[削除]：insert/erase [動的変更]string
タイプ[変換]：stoi/stod/to_string [文字列と数値間の変換]

6. 🚀 次は

[stringの] [高度な操作] を学んだところで、[次は] フェーズ4（ポインタ[と]参照） に入ります。[これは] C++ [で最も]「[挫折]」を招きやすい[一方で、最も重要な部分]です――[メモリの仕組みを] [理解してこそ、効率的な] コードが書けるのです！

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