C/C++ 每日一练：实现字符串的大小写转换

题目要求

        实现一个函数，将字符串中的所有字母的大小写进行转换，即将大写字母转换为小写字母，小写字母转换为大写字母，非字母字符保持不变。

        示例：

输入："Hello, World!"
输出："hELLO, wORLD!"

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做题思路

遍历字符串：字符串本质是字符数组，通过遍历可以逐个检查每个字符的类型并进行操作。

判断字符类型：使用C/C++内置函数（如isupper和islower）判断字符是否为大写或小写字母。
或者通过ASCII码判断字符类型。大写字母范围是'A'-'Z'，小写字母范围是'a'-'z'。

转换大小写：

• 大写转小写：可以加上偏移量（32），即 'A' + 32 = 'a'。
• 小写转大写：可以减去偏移量（32），即 'a' - 32 = 'A'。
• 也可使用库函数tolower和toupper进行转换。

构建结果字符串：

• 直接修改输入字符串（若可变）。
• 或者创建一个新字符串存储结果。

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知识点解析

• 字符处理库函数

  • isupper(char c)：判断字符是否为大写字母。
  • islower(char c)：判断字符是否为小写字母。
  • toupper(char c)：将字符转为大写。
  • tolower(char c)：将字符转为小写。

• ASCII编码：大小写转换基于ASCII值的固定偏移量，了解字符编码有助于优化性能和加深理解。

ASCII编码的范围判断

• 大写字母的范围：'A'到'Z'，即ASCII值65到90。
• 小写字母的范围：'a'到'z'，即ASCII值97到122。
• 偏移量为32，大写字母加32即为对应小写字母，小写字母减32即为对应大写字母。

• 字符串操作：熟悉C风格字符串（字符数组）和C++中的std::string。

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示例代码

         包含两种实现方法：一种使用字符处理库函数 (isupper, islower, toupper, tolower)，另一种直接基于ASCII编码操作字符。通过函数重载（C++）或条件编译（C语言），可以自由选择实现方式。

         两种实现方式各有优势：

• 基于库函数：代码简洁、可读性强，但在某些受限环境下可能无法使用。
• 基于ASCII：无需外部依赖，效率较高，但需要更熟悉字符编码原理。

C 实现

#include <stdio.h>
// #include <ctype.h> // 如果选择使用库函数，可以取消注释
// ctype.h头文件提供用于处理字符的相关的操作，包括判断字符的类型（如字母、数字、空白字符等）以及转换字符的大小写

// 定义一个宏，切换实现方法：1为库函数实现，0为ASCII实现
#define USE_LIBRARY_FUNCTIONS 0

#if USE_LIBRARY_FUNCTIONS
// 函数：大小写转换（使用库函数实现）
void convertCase(char* str) {
    for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) 
    {
        if (isupper(str[i])) // 如果是大写字母
        { 
            str[i] = tolower(str[i]);  // 转为小写
        } else if (islower(str[i])) {  // 如果是小写字母  
            str[i] = toupper(str[i]);  // 转为大写
        }
    }
}
#else
// 函数：大小写转换（基于ASCII编码实现）
void convertCase(char* str) {
    for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) 
    {
        if (str[i] >= 'A' && str[i] <= 'Z') // 如果是大写字母
        { 
            str[i] += 32; // 转换为小写
        } else if (str[i] >= 'a' && str[i] <= 'z') { // 如果是小写字母
            str[i] -= 32; // 转换为大写
        }
    }
}
#endif

int main() 
{
    char str[100]; // 定义字符数组，存储用户输入的字符串
    printf("Please enter a string (length not exceeding 100): ");
    fgets(str, sizeof(str), stdin); // 从标准输入中读取字符串

    // 去除字符串末尾可能存在的换行符
    size_t len = 0;
    while (str[len] != '\0') 
    {
        if (str[len] == '\n') 
        {
            str[len] = '\0';
            break;
        }
        len++;
    }

    printf("Original string: %s\n", str); // 打印用户输入的字符串
    convertCase(str); // 调用大小写转换函数
    printf("Converted string:: %s\n", str); // 打印转换后的字符串

    return 0; // 程序结束
}

C++ 实现

#include <iostream>
#include <string>
// #include <cctype> // 如果选择使用库函数，可以取消注释

// 函数：大小写转换（基于ASCII编码实现）
std::string convertCaseASCII(const std::string& str) {
    std::string result = str; // 创建一个副本，存储结果字符串
    for (char& c : result) // 遍历结果字符串中的每个字符
    { 
        if (c >= 'A' && c <= 'Z') // 如果字符是大写字母
        { 
            c += 32; // 转换为对应的小写字母
        } else if (c >= 'a' && c <= 'z') { // 如果字符是小写字母
            c -= 32; // 转换为对应的大写字母
        }
    }
    return result; // 返回转换后的字符串
}

// 函数：大小写转换（使用库函数实现）
std::string convertCaseLibrary(const std::string& str) {
    std::string result = str; // 创建一个副本，存储结果字符串
    for (char& c : result) // 遍历结果字符串中的每个字符
    { 
        if (std::isupper(c))  // 如果字符是大写字母
        {
            c = std::tolower(c); // 转换为小写
        } else if (std::islower(c)) { // 如果字符是小写字母
            c = std::toupper(c); // 转换为大写
        }
    }
    return result; // 返回转换后的字符串
}

int main() 
{
    std::string str; // 定义用户输入的字符串
    std::cout << "Please enter a string: ";
    std::getline(std::cin, str); // 从标准输入中读取整行字符串

    std::cout << "Original string: " << str << std::endl; // 打印原始字符串

    // 使用ASCII实现
    std::string convertedASCII = convertCaseASCII(str);
    std::cout << "The conversion result achieved using ASCII: " << convertedASCII << std::endl;

    // 使用库函数实现
    std::string convertedLibrary = convertCaseLibrary(str);
    std::cout << "The conversion results achieved using library functions: " << convertedLibrary << std::endl;

    return 0; // 程序结束
}