面试复习-------算法与数据结构------实现库函数

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本文详细介绍了C语言中常用的字符串处理函数，包括strcpy、strncpy、strcmp、strcat和strlen等函数的实现原理及注意事项，并深入探讨了atoi和pow函数的设计细节。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

库函数的实现

（1）字符串拷贝函数strcpy()

/***********************************
实现strcpy函数
输入：char* dest,char* src
输出：dest
***********************************/
char* strcpy(char* dest, char* src)
{
    if(dest == NULL || src == NULL)
        return NULL;

    char* tmp = dest;   //因为最后要返回目标首地址，所以dest是不能改变的
    while(*src != '\0'){
        *tmp = *src;
        tmp++;
        src++;
    }
    *tmp = '\0';
    return dest;
}

（2）指定数量的字符串拷贝函数strncpy()

/***********************************
实现strncpy函数
输入：char* dest,char* src,复制字符个数n
输出：dest
***********************************/
char* strncpy(char* dest, char* src, int n)
{
    if(dest == NULL || src == NULL || n <= 0)
        return NULL;

    char* tmp = dest;   //因为最后要返回目标首地址，所以dest是不能改变的
    while(n != 0){
        if(src!='\0'){
            *tmp = *src;
            tmp++;
            src++;
            n--;
        }else{
            *tmp = '\0';	//如果n大于源字符串的长度，需要补'\0'
            tmp++;
            n--;
        }
    }
    *tmp = '\0';
    return dest;
}

（3）字符串比较函数strcmp()

/***********************************
实现strcmp函数
输入：char* str1,char* str2
输出：int
    若两个字符串相等，则返回0；
    否则返回第一个不相等字符的差值
***********************************/
int strcmp(char* str1, char* str2)
{
    if(str1 == NULL && str2 == NULL)
        return 0;
    if(str1 == NULL && str2 != NULL)
        return -(int)(*str2);
    if(str1 != NULL && str2 == NULL)
        return (int)(*str1);
    while(*str1 == *str2 && *str1 != '\0' && *str2 != '\0'){
        str1++;
        str2++;
    }
    //相等则为'\0'-'\0' = 0;
    //不相等则为第一个不相等的字符之差
    return *str1 - *str2;
}

（4）字符串衔接函数strcat()

/***********************************
实现strcat函数
输入：char* dest,char* src
输出：dest
***********************************/
char* strcat(char* dest, char* src)
{
    if(dest == NULL )
        return src;
    if(src == NULL)
        return dest;
    char* tmp = dest;
    while(*tmp != '\0')
        tmp++;
    while(*src != '\0'){    //覆盖源字符串最后的'\0'
        *tmp = *src;
        tmp++;
        src++;
    }
    *tmp = '\0';        //最后需要添加'\0'

    return dest;
}

（5）字符串长度

/***********************************
实现strlen函数
输入：char* str
输出：int 长度
***********************************/
int strlen(char* str)
{
    if(str == NULL)
        return 0;
    int count = 0;
    while(*str != '\0'){
        count++;
        str++;
    }
    return count;   //不包括最后的'\0'
}

（6）atoi函数

重点在于：空指针判断、正负号检测、空串、非法字符、溢出

因为非法返回0，为了和值为0 的输入区分开，可以使用一个全局变量

//全局变量用来判断结果0是否为非法输入
bool validInput = false;

int atoi(char* str)
{
    //空指针或者是空串为非法输入
    if(str == NULL || !strcmp(str,"")){
        validInput = true;
        return 0;
    }
    //记录正负号
    bool minu = false;
    if(str[0] == '+')
        str++;
    else if(str[0] == '-'){
        str++;
        minu = true;
    }
    //只有一个正负号的时候，也是非法输入
    if(*str == '\0'){
        validInput = true;
        return 0;
    }

    long result = 0;    //用long保存int，这样更好判断溢出
    while(*str != '\0'){
        if( *str < '0' || *str >'9'){
            validInput = true;
            return 0;
        }
        result = result * 10 + (*str - '0');
        str++;
        if(( !minu && result > 0x7FFFFFFF) ||( minu && (-result) < 0x80000000)){
            validInput = true;
            return 0;
        }
    }
    if(minu){
        return -(int)result;
    }else
        return (int)result;
}

（7）pow函数

实现double Power(double base, int exponent);

需要考虑的问题：

-------exponent为负数的情况：取绝对值进行计算，最后去倒数即可

-------base为0，exponent为负数：设置全局变量同时返回0

-------效率：n为偶数：a^n = a^(n/2) * a^(n/2)；n为奇数：a^n = a*a^((n-1)/2) * a^((n-1)/2);

bool invalid_input = false ;

//小数之间不能用==判断
bool equals(double num1, double num2)
{
    if(abs(num1-num2)<0.0000001)
        return true;
    else
        return false;
}
//优化效率
double powerCore(double base, int n)
{

    if(n == 1)
        return base;
    double res = powerCore(base, n>>1);
    res *= res;
    if( n%2 == 1)
        res *= base;
    return res;

}

double power(double base, int exponent)
{
    bool minu = false;
    if(equals(base, 0.0) && exponent < 0){
        invalid_input = true;
        return 0.0;
    }
    if(exponent == 0){
        return 1.0;
    }
    if(exponent < 0){
        exponent = -exponent;
        minu = true;
    }
    double result = 1.0;

    result = powerCore(base, exponent);

    if(minu == true)
        return 1.0 / result;
    else
        return result;

}

（8）求平方根函数（leetcode69）

利用二分法查找

int mySqrt(int x) {
        if(x <= 0)return 0;
        int start = 0;
        int end = INT_MAX;
        
        while(start <= end){
            int mid = start + (end - start) / 2;
            if(mid == x / mid)return mid;
            else if(mid < x / mid && (mid+1) > x / (mid+1))return mid;
            else if(mid < x / mid )start = mid+1;
            else end = mid-1;
        }
        
}