Introduzione al C. Unità 8 Stringhe. D. Bloisi, S. Peluso, A. Pennisi, S. Salza

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1 Corso di Fondamenti di Informatica Ingegneria delle Comunicazioni BCOR Ingegneria Elettronica BELR Introduzione al C Unità 8 Stringhe D. Bloisi, S. Peluso, A. Pennisi, S. Salza

2 Sommario Unità 8 Array di caratteri: stringa Inizializzazione di stringhe Lettura e scrittura di stringhe Operazioni sulle stringhe Funzioni per la manipolazione delle stringhe Pagina 2

3 Array di caratteri Un caso particolare di array è quello costituito da caratteri. Le sequenze di caratteri servono per gestire testi. In C si usa il termine stringa per indicare gli array di caratteri. La libreria <string.h> offre alcune funzioni speciali per gli array di caratteri. Pagina 3

4 Rappresentazione di stringhe in C Nel linguaggio C una stringa è rappresentata mediante un array di caratteri terminante con il carattere speciale '\0' (codice ASCII = 0), che, quindi, funge da terminatore di stringa. In questo modo è possibile conoscere la lunghezza di una stringa contando il numero di caratteri che precedono il carattere '\0'. Pagina 4

5 Esempio 1 #include <stdio.h> int main() { const int N = 25; char s[n]; s[0] = 'H'; s[1]='e'; s[2]='l'; s[3]='l'; s[4]='o'; s[5]='\0'; // terminatore stringa printf("%s\n", s); return 0; } Questo programma stampa Hello Nota: si utilizza il formato %s nella printf per le stringhe Pagina 5

6 Esempio 2 #include <stdio.h> int main() { const int N = 25; } char s[n]; int i; for(i = 0; i < N; i++) s[i] = 'a'; s[0] = 'H'; s[1]='e'; s[2]='l'; s[3]='l'; s[4]='o'; // mancato inserimento // del terminatore stringa printf("%s\n", s); return 0; Questo programma stampa Helloaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa Pagina 6

7 Esempio 3 #include <stdio.h> int main() { const int N = 25; } char s[n]; int i; for(i = 0; i < N; i++) s[i] = 'a'; s[0] = 'H'; s[1]='e'; s[2]='l'; s[3]='l'; s[4]='o'; s[5]='\0'; // terminatore stringa printf("%s\n", s); return 0; Questo programma stampa Hello Pagina 7

8 Stringhe costanti Stringa costante: serie di caratteri tra doppi apici Es: "HELLO WORLD" Stringa: array di caratteri che termina sempre con il carattere nullo, cioè la sequenza di escape \0 Per memorizzare una stringa si usa un array di caratteri: Char str[] = "some text" Array di 9+1=10 elementi Pagina 8

9 Stringhe e caratteri Le stringhe sono diverse dalle costanti carattere "a" stringa: è un array di 2 elementi: char array[2]; 'a' e '\0' 'a'costante : è un solo carattere: char ch = 'a'; In memoria: "a"occupa due byte ('a' e '\0') 'a'occupa un solo byte Pagina 9

10 Inizializzazione tramite costante 1/3 #include <stdio.h> int main() { char str[10] = printf("%s\n", return 0; } "some text"; str); Pagina 10

11 Inizializzazione tramite costante 2/3 Pagina 11

12 Inizializzazione tramite costante 3/3 L array che rappresenta la stringa ha dimensione (almeno) maggiore di 1 rispetto alla stringa Aggiunto automaticamente il terminatore \0 Se si specifica la lunghezza della stringa il numero di caratteri deve corrispondere char str[3] = "ecco"; tagliati gli ultimi due caratteri char str[3] = "e"; elementi mancanti messi a 0 Pagina 12

13 Esempio #include <stdio.h> int main() { char str[10] = "some text"; printf("%s\n", str); printf("dimensione di str = %d\n, sizeof(str)); char s[] = {'g', 'u', 'a', 'r', 'd', 'a'}; printf("%s\n", s); printf("dimensione di s = %d\n", sizeof(s)); return 0; } Pagina 13

14 Possibile output some text dimensione guardaxxx dimensione di str = 10 di s = 6 Manca il carattere di terminazione '\0' dopo l ultima 'a' di guarda Pagina 14

15 Esempio modificato #include <stdio.h> carattere int main() { speciale '\0' char str[10] = "some text"; printf("%s\n", str); printf("dimensione di str = %d\n, sizeof(str)); char s[] = {'g','u','a','r','d','a','\0'}; printf("%s\n", s); printf("dimensione di s = %d\n", sizeof(s)); return 0; } Pagina 15

16 Output di esempio modificato some text dimensione di str = 10 guarda dimensione di s = 7 Pagina 16

17 Stringhe e array Una stringa di caratteri è un array a tutti gli effetti Accesso ai singoli elementi tramite nome e indice char str[5] = "ecco"; char[3] contiene il carattere 'o' Viene trattata dal compilatore come un puntatore (nome di array) Il nome della stringa è l indirizzo del byte che contiene il primo elemento della stringa Pagina 17

18 Lettura e scrittura di stringhe 1/3 Si usano le funzioni scanf e printf con la specifica di formato %s char str[4]; scanf("%s", str); printf("%s", str); N.B. Non si mette l operatore indirizzo &, perché il nome della tringa str è già un puntatore che punta al primo elemento dell array Pagina 18

19 Lettura e scrittura di stringhe 2/3 #include <stdio.h> #define N 20 int main() { char ar[n] = "Oggi piove. ; char str[n]; printf("digita una stringa:"); scanf("%s", str); printf("prima stringa: %s\n", ar}; printf("seconda stringa: %s\n", str}; return 0; } Pagina 19

20 Lettura e scrittura di stringhe 3/3 scanf L argomento deve essere un puntatore a un array di dimensioni sufficienti per contenere la linea di input Termine di immissione: carattere invio Alla fine della stringa viene automaticamente aggiunto il carattere \0 printf L argomento deve essere un puntatore a un array di caratteri terminato dal carattere nullo (\0) I caratteri sono stampati fino al terminatore Pagina 20

21 Stringhe e puntatori 1/2 #include <stdio.h> int main() { char *p = "abc"; printf("%s %s %s", p, p+1, p+2); return 0; } Pagina 21

22 Stringhe e puntatori 2/2 La stringa sarà composta da quattro elementi, compreso il terminatore \0 Alla variabile p viene assegnato l indirizzo del primo elemento dell array di caratteri "abc" La stampa di un puntatore a char provoca la stampa di tutti caratteri dell array fino al terminatore \0 printf(.. p): stampa tutta la stringa cioè abc printf(.. P+1): stampa il secondo elemento cioè b printf(.. P+2): stampa il terzo elemento cioè c Pagina 22

23 Dimensione delle stringhe in C 1/4 Per le stringhe rappresentate come array di caratteri, bisogna distinguere tra Ø dimensione dell array (staticamente determinata alla sua creazione) rimane fissa Ø lunghezza della stringa (può invece variare a tempo di esecuzione) N.B. La dimensione della stringa (più il terminatore \0) dovrà essere sempre non superiore a quella dell array Pagina 23

24 Dimensione delle stringhe in C 2/4 const int N = 256; char s[n]; s[0]='h'; s[1]='e'; s[2]='l'; s[3]='l'; s[4]='o'; s[5]=\0; // terminatore di stringa Ø Dimensione dell array 256 Ø Lunghezza della stringa 5 Pagina 24

25 Dimensione delle stringhe in C 3/4 ATTENZIONE La lunghezza (dimensione) della stringa deve essere sempre minore o uguale della dimensione dell array meno uno (perché bisogna considerare sempre il carattere terminatore della stringa). In caso contrario, si ha un accesso fuori dalla zona di memoria allocata alla stringa con conseguente possibilità di errori. Pagina 25

26 Dimensione delle stringhe in C 3/4 Calcolo della lunghezza della stringa Il calcolo della lunghezza di una stringa, cioè il conteggio dei caratteri che precedono il terminatore di stringa, si effettua tramite la funzione strlen (v. dopo). Tale funzione è però inefficiente (perché richiede un ciclo di scansione di tutta la stringa); quindi, a volte, si preferisce usare un argomento esplicito che contiene la lunghezza della stringa. Pagina 26

27 Dimensione delle stringhe in C 4/4 Calcolo della lunghezza della stringa Il calcolo della lunghezza di una stringa, cioè il conteggio dei caratteri che precedono il terminatore di stringa, si effettua tramite la funzione strlen (v. dopo). Tale funzione è però inefficiente (perché richiede un ciclo di scansione di tutta la stringa); quindi, a volte, si preferisce usare un argomento esplicito che contiene la lunghezza della stringa. Pagina 27

28 Funzione strlen size_t strlen( const char *str ); Serve a determinare la lunghezza di una stringa Restituisce la lunghezza della stringa str passata come paramentro size_t È una funzione definita in <string.h> N.B. Il tipo size_t è di fatto unsigned long int e viene usato per contenere il valore assoluto della differenza tra due indirizzi Pagina 28

29 Esmpio strlen #include #include <stdio.h> <string.h> int main() { char str[100] = "test string"; printf("%d\n", sizeof(str)); printf("%d\n", strlen(str)); return 0; } Questo programma stampa Pagina 29

30 Esempio: conteggio di occorrenze 1/3 Scrivere una funzione che, presi come parametri una stringa (sotto forma di array di caratteri s[]) e uno specifico carattere c, restituisca il numero di occorrenze di c nella stringa. Pagina 30

31 Esempio: conteggio di occorrenze 2/3 int contachar (const char s[],int N,char c) { int conta = 0; int pos = 0; while (pos < N) { if (s[pos] == c)conta++; pos++; } return conta; } Pagina 31

32 Esempio: conteggio di occorrenze 3/3 Usando la funzione strlen int contachar(const char *s, char c) { int conta = 0; int pos = 0; int N = strlen(s); while (pos < N) { if (s[pos] == c) conta++; pos++; } return conta; } Pagina 32

33 Main di prova int main() { } char s[256]; char c; printf("digitare una parola, poi premere INVIO\n"); scanf("%s", s); //pulisco il buffer in ingresso while(c!= '\n' && c!= EOF){getchar();} printf("digita il carattere da cercare, poi premiinvio\n"); scanf("%c", &c); int i = contachar(s, c); printf("il carattere %c si trova %d volte in %s\n",c,i,s); return 0; Pagina 33

34 Esempio: codifica di una stringa 1/3 Scrivere una funzione che, presi come parametri una stringa (sotto forma di array di caratteri) ed un intero d, restituisca la stringa opportunamente codificata. La codifica è ottenuta sostituendo ciascun carattere con il carattere che ha codice pari al codice del carattere da sostituire incrementato di d. Esempio "ciao" con d=3 diventerà "fldr" Pagina 34

35 Esempio: codifica di una stringa 2/3 void } codifica(const char *str,char *strris,int d){ char c; int ci; int N = strlen(str); int i; for (i = 0; i < strris[i] N; i++) = d + str[i]; strris[n]='\0'; // terminatore di stringa return; Pagina 35

36 Esempio: codifica di una stringa 3/3 Nota 1: il primo dei due parametri di tipo array di caratteri ha il ruolo di input, ed è quindi dichiarato const, mentre il secondo ha il ruolo di output e non può essere dichiarato const in quanto verrà modificato. Nota 2: nell istruzione strris[i] = d + str[i]; c è una conversione implicita ad intero per poter effettuare la somma e poi una conversione di nuovo a carattere per memorizzare il risultato. Nota 3: in questa funzione si assume che sia stata già allocata memoria per la stringa di output strris di dimensione almeno pari a quella di str. Inoltre, è necessario aggiungere il carattere '\0' per terminare la stringa di output. Pagina 36

37 Esempio: sequenza più lunga 1/2 Scrivere una funzione che: riceva una stringa come parametro restituisca la lunghezza della più lunga sequenza di 0 contenuta nella stringa data Se ad esempio la stringa passata come parametro è " ", allora la più lunga sequenza di soli '0' è quella sottolineata, che ha lunghezza 3. Pagina 37

38 Esempio: sequenza più lunga 1/2 Scrivere una funzione che: riceva una stringa come parametro restituisca la lunghezza della più lunga sequenza di 0 contenuta nella stringa data Se ad esempio la stringa passata come parametro è " ", allora la più lunga sequenza di soli '0' è quella sottolineata, che ha lunghezza 3. Pagina 38

39 Esempio: sequenza più lunga 2/2 int sottosequenza(const char *s) { char bit; // l elemento corrente della sequenza int i, cont = 0; // lunghezza attuale della sequenza di 0 int maxlung = 0; // valore temporaneo della massima lungh } int N = strlen(s); // lunghezza della stringa for (i =0; i < N; i++) { bit = s[i]; if (bit =='0'){ // e stato letto un altro '0' cont++; // aggiorna la lungh.della sequenza corrente if (cont > maxlung) maxlung=cont; } else // e stato letto un 1 cont = 0; // azzera la lungh. seq. corr. } return maxlung; Pagina 39

40 Header string.h string.h è un header file che contiene una serie di definizioni di funzioni per la manipolazione di stringhe Ad esempio in string.h è definita la funzione size_t strlen( const char *str ); che restituisce la lunghezza della stringa passata parametro str. Pagina 40

41 Comparazione di stringhe in C La funzione strcmp permette di confrontare due stringhe int strcmp(const char *str1,const *str2); Effettua un confronto lessicografico tra due stringhe restituendo un valore < 0 se str1 precede str2, = 0 se str1 è uguale a str2, > 0 se str1 segue str2 Pagina 41

42 Confronto lessicografico Una stringa s precede una stringa t in ordine lessicografico se: s è un prefisso di t, oppure se c e d sono il primo carattere rispettivamente di s e t in cui s e t differiscono, allora c precede d nell ordinamento dei caratteri. Nota: per i caratteri che sono lettere alfabetiche, l ordinamento è quello alfabetico. Le cifre precedono le lettere e le lettere maiuscole precedono quelle minuscole. Pagina 42

43 Esempi auto precede automatico Automatico precede auto albero precede alto H2O precede HOTEL N.B. Il codice ASCII di A è inferiore a quello di a Pagina 43

44 Esercizio: verifica dell ordine Si scriva un programma che utilizzi la funzione strcmp per verificare l ordine lessicografico mostrato negli esempi precedenti. Pagina 44

45 Schema di soluzione #include #include #include <stdio.h> <string.h> <stdlib.h> int main() { char a[20] = char b[20] = if(strcmp(a, } "auto"; "automatico"; b) < 0) { printf("%s precede %s\n", a, b); } else if(strcmp(a, printf("%s } else { printf("%s } return EXIT_SUCCESS; b) == 0) { uguale %s\n", a, b); segue %s\n", a, b); Pagina 45

46 Copia di stringhe in C char *strcpy(char *dest, const char *src); Copia la stringa src in dest e restituisce dest; dest viene quindi modificata. char *strncpy(char size_t n); *dest,const char *src, Copia i primi n caratteri di src in dest e restituisce dest; dest viene quindi modificata. Pagina 46

47 Esempio d uso di strcpy #include #include #include <stdio.h> <string.h> <stdlib.h> int main() { char str1[] = "esempio"; char str2[40]; char str3[40]; strcpy(str2, str1); strcpy(str3, "copia riuscita"); printf("str1: %s\nstr2: %s\nstr3: %s\n", str1, str2, str3); return EXIT_SUCCESS; } Pagina 47

48 Nota su strcpy La funzione strcpy copia la stringa src nella stringa dest, incluso il carattere terminatore e la restituisce. Il contenuto precedente di dest viene perduto. Il controllo che lo spazio puntato da dest sia sufficiente rimane a carico del programmatore. Pagina 48

49 Esempio d uso di strncpy #include #include #include <stdio.h> <string.h> <stdlib.h> int main() { char str1[] = "esempio"; char str2[40]; char str3[40]; strcpy(str2, str1); strncpy(str3, "copia riuscita", 8); printf("str1: %s\nstr2: %s\nstr3: %s\n", str1, str2, str3); return EXIT_SUCCESS; } Pagina 49

50 Esecuzione str1: str2: str3: esempio esempio copia ri[d Ç Perché si può ottenere questo risultato? Pagina 50

51 Concatenazione di stringhe in C char *strcat(char *str1, const char *str2); Concatena str2 alla fine di str1 e restituisce str1; str1 viene quindi modificata. char * strncat(char *str1, const char *str2, size_t n); Concatena i primi n caratteri di str2 alla fine di str1 e restituisce str1; str1 viene quindi modificata. Pagina 51

52 Esempio d uso di strcat #include #include #include <stdio.h> <string.h> <stdlib.h> int main() { char str[80]; strcpy(str, strcat(str, strcat(str, } "queste "); "stringhe "); "sono "); strcat(str, "concatenate."); printf("%s\n", str); return EXIT_SUCCESS; Pagina 52

53 Ricerca di occorrenze di stringhe char *strstr(const char *str1, const char *str2); Riceve come parametri due stringhe str1 e str2 Restituisce il puntatore alla prima occorrenza della stringa str2 in str1, oppure NULL se str2 non compare come sotto-stringa di str1 Le stringhe str1 e str2 non vengono modificate Pagina 53

54 Esempio d uso di strstr #include #include #include <stdio.h> <string.h> <stdlib.h> int main() { char str[] = "Tutti a casa, subito!"; char* pch; pch = strstr(str, "casa"); if(pch!= NULL) strncpy(pch, "mare", 4); printf("%s\n", str); return EXIT_SUCCESS; } Pagina 54

55 Leggere stringhe da stream char* fgets(char *s, int n, FILE *stream); fgets legge al più il numero di caratteri n meno uno dallo stream specificato e li memorizza nella stringa s La lettura termina quando si hanno un carattere di nuova linea, un EOF o un errore. Se qualche carattere è stato letto e non c è errore allora il carattere \0 è inserito alla fine di s. Pagina 55

56 Esempio d uso di fgets #include <stdio.h> int main() { char buffer[60]; char* pointer; int i; STREAM STANDARD DI INPUT pointer = fgets(buffer, 60, stdin); if (pointer!= NULL) printf("%s\n", pointer); return 0; } N.B. È meglio di scanf perché possiamo evitare di eccesere la taglia del buffer passato in input Pagina 56

57 Esercizio Si scriva un programma che: legga da tastiera una stringa di lunghezza arbitraria terminante con \n stampi in output la stringa che ha letto per limitare lo spreco di memoria si può utilizzare solo un buffer di taglia massima 5 byte per memorizzare i caratteri in input. Pagina 57

58 Parametri in input ad un programma La funzione main può essere dichiarata anche con un prototipo a due argomenti: int main(int argc, char **argv) Gli argomenti della funzione main indicano un array di stringhe rappresentate mediante array di caratteri argv il numero di elementi dell array argc. Il primo argomento, cioè argv[0], corrisponde al nome del file eseguibile. Pagina 58

59 Esempio: stampa argomenti #include <stdio.h> int main(int argc, char **argv) { int k; for (k = 0; k < argc; k++) printf("%s ", argv[k]); printf("\n"); } Pagina 59

60 Esecuzione >gcc stampaargomenti.c -o stampaargomenti >./stampaargomenti stampaargomenti >./stampaargomenti arg1 arg2 ciao stampaargomenti arg1 arg2 ciao Pagina 60