Пример программы работы с символьными строками

к сведению

Перед выполнением работы выполните приведенный ниже пример программы работы с символьными строками. Особое внимание обратите на используемую последовательность шагов разработки программы и на применение библиотечных функций. Затраты времени на изучение функций библиотеки языка программирования, имеющих отношение к решаемой задаче, окупятся при разработке программы.

Задание

Написать программу, которая определяет, сколько раз встретилось заданное слово в текстовом файле, длина строки в котором не превышает 80 символов. Текст не содержит переносов слов.

Определим слово как последовательность алфавитно-цифровых символов, после которых следует знак пунктуации, разделитель или признак конца строки. Слово может находиться либо в начале строки, либо после разделителя или знака пунктуации. Это можно записать следующим образом (фигурные скобки и вертикальная черта означают выбор из альтернатив):

слово = { начало строки | знак пунктуации | разделитель } символы, составляющие слово { конец строки| знак пунктуации | разделитель }

I. Исходные данные и результаты

Исходные данные:

Текстовый файл неизвестного размера, состоящий из строк длиной не более 80 символов. Поскольку по условию переносы отсутствуют, можно ограничиться поиском слова в каждой строке отдельно. Для ее хранения выделим строку длиной 81 символ.
Слово для поиска, вводимое с клавиатуры. Для его хранения также выделим строку длиной 81 символ. Результатом работы программы является количество вхождений слова в текст. Представим его в программе в виде целой переменной.

Для хранения длины строки будем использовать именованную константу, а для хранения фактического количества символов в слове — переменную целого типа. Для работы с файлом потребуется служебная переменная соответствующего типа.

II. Алгоритм решения задачи

Построчно считывать текст из файла.
Просматривая каждую строку, искать в ней заданное слово. При каждом нахождении слова увеличивать счетчик.

Детализируем второй пункт алгоритма. Очевидно, что слово может встречаться в строке многократно, поэтому для поиска следует организовать цикл просмотра строки, который будет работать, пока происходит обнаружение в строке последовательности символов, составляющих слово.

При обнаружении совпадения с символами, составляющими слово, требуется определить, является ли оно отдельным словом, а не частью другого. (Это один из возможных вариантов решения задачи, не самый лучший. Другой вариант – сначала выделить слово, а затем сравнивать его с заданным). Например, мы задали слово "кот". Эта последовательность символов содержится, например, в словах "котенок", "трикотаж", "трескотня" и "апперкот". Следовательно, требуется проверить символ, стоящий после слова, а в случае, когда слово не находится в начале строки — еще и символ перед словом. Эти символы проверяются на принадлежность множеству знаков пунктуации и разделителей.

III. Программа и тестовые примеры

Разобьем написание программы на последовательность шагов.

Шаг 1

Ввести "скелет" программы (директивы #include, функцию main(), описание переменных, открытие файла). Добавить контрольный вывод введенного слова. Запустив программу, проверить ввод слова и успешность открытия файла. Для проверки вывода сообщения об ошибке следует выполнить программу еще раз, задав имя несуществующего файла.

C

#include <stdio.h>

int main() {
    const int len = 81;
    char word[len], line[len];
    printf("Input the word for search: ");
    scanf("%s", word);
    FILE *fp;

    fp = fopen("text.txt", "r+");
    if (!fp) {
        printf("Error of file opening.\n");
        return 1;
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

C++

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main() {
    const int len = 81;
    char word[len], line[len];
    cout << "Input the word for search: ";
    cin >> word;
    ifstream fin("text.txt", ios::in);
    if (!fin) {
        cout << "Error of file opening." << endl;
        return 1;
    }
    return 0;
}

Шаг 2

Добавить в программу цикл чтения из файла, внутри цикла поставить контрольный вывод считанной строки:

C

#include <stdio.h>

int main() {
    const int len = 81;
    char word[len], line[len];
    printf("Input the word for search: ");
    scanf("%s", word);
    FILE *fp;

    fp = fopen("text.txt", "r+");
    if (!fp) {
        printf("Error of file opening.\n");
        return 1;
    }
    while ((fgets(line, len, fp)) != NULL) {
        printf("%s", line);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

C++

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main() {
    const int len = 81;
    char word[len], line[len];
    cout << "Input the word for search: ";
    cin >> word;
    ifstream fin("text.txt", ios::in);
    if (!fin) {
        cout << "Error of file opening." << endl;
        return 1;
    }
    while (fin.getline(line, len)) {
        cout << line << endl;
    }
    return 0;
}

Шаг З

Добавить в программу цикл поиска последовательности символов, составляющих слово, с контрольным выводом.

Для многократного поиска вхождения подстроки в заголовке цикла используется функция strstr. Очередной поиск должен выполняться с позиции, следующей за найденной на предыдущем проходе подстрокой. Для хранения этой позиции определяется вспомогательный указатель р, который на каждой итерации цикла наращивается на длину подстроки. Также вводится счетчик количества совпадений. На данном этапе он считает не количество слов, а количество вхождений последовательности символов, составляющих слово.

C

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    const int len = 81;
    char word[len], line[len];
    printf("Input the word for search: ");
    scanf("%s", word);
    int l_word = (int) strlen(word);
    FILE *fp;

    fp = fopen("text.txt", "r+");
    if (!fp) {
        printf("Error of file opening.\n");
        return 1;
    }
    int count = 0;
    while ((fgets(line, len, fp)) != NULL) {
        char *p = line;
        while (p == strstr(p, word)) {
            printf("coincidence: %s\n", p);
            p += l_word;
            count++;
        }
    }
    printf("%d", count);
    fclose(fp);
    return 0;
}

C++

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    const int len = 81;
    char word[len], line[len];
    cout << "Input the word for search: ";
    cin >> word;
    int l_word = (int) strlen(word);
    ifstream fin("text.txt", ios::in);
    if (!fin) {
        cout << "Error of file opening." << endl;
        return 1;
    }
    int count = 0;
    while (fin.getline(line, len)) {
        char *p = line;
        while (p == strstr(p, word)) {
            cout << "coincidence: " << p << endl;
            p += l_word;
            count++;
        }
    }
    cout << count << endl;
    return 0;
}

Шаг 4

Добавить в программу анализ принадлежности символов, находящихся перед словом и после него, множеству знаков пунктуации и разделителей:

C

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>

int main() {
    const int len = 81;
    char word[len], line[len];
    printf("Input the word for search: ");
    scanf("%s", word);
    int l_word = (int) strlen(word);
    FILE *fp;

    fp = fopen("text.txt", "r+");
    if (!fp) {
        printf("Error of file opening.\n");
        return 1;
    }
    int count = 0;
    while ((fgets(line, len, fp)) != NULL) {
        char *p = line;
        while (p = strstr(p, word)) {
            char *c = p;    // с-начало подстроки совпадения
            p += l_word;    // р-конец подстроки совпадения
            // подстрока не в начале строки?
            if (c != line) {
                // символ перед подстрокой совпадения не разделитель?
                if (!ispunct(*(c - 1)) && !isspace(*(c - 1))) {
                    continue;
                }
            }
            // символ после слова разделитель?
            if (ispunct(*p) || isspace(*p) || (*p == '\0')) {
                // подстрока – отдельное слово
                count++;
            }
        }
    }
    printf("Number of entering word: %d", count);
    fclose(fp);
    return 0;
}

Здесь вводится служебная переменная c для хранения адреса начала вхождения подстроки. Символы, ограничивающие слово, проверяются с помощью функций ispunct и isspace, прототипы которых хранятся в заголовочном файле <ctype.h>. Символ, стоящий после слова, проверяется также на признак конца строки (для случая, когда искомое слово находится в конце строки).

C++

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <cctype>

using namespace std;

int main() {
    const int len = 81;
    char word[len], line[len];
    cout << "Input the word for search: ";
    cin >> word;
    int l_word = (int) strlen(word);
    ifstream fin("text.txt", ios::in);
    if (!fin) {
        cout << "Error of file opening." << endl;
        return 1;
    }
    int count = 0;
    while (fin.getline(line, len)) {
        char *p = line;
        while (p = strstr(p, word)) {
            char *c = p;    // с-начало подстроки совпадения
            p += l_word;    // р-конец подстроки совпадения
            // подстрока не в начале строки?
            if (c != line) {
                // символ перед подстрокой совпадения не разделитель?
                if (!ispunct(*(c - 1)) && !isspace(*(c - 1))) {
                    continue;
                }
            }
            // символ после слова разделитель?
            if (ispunct(*p) || isspace(*p) || (*p == '\0')) {
                // подстрока – отдельное слово
                count++;
            }
        }
    }
    cout << "Number of entering word: " << count << endl;
    return 0;
}

Здесь вводится служебная переменная c для хранения адреса начала вхождения подстроки. Символы, ограничивающие слово, проверяются с помощью функций ispunct и isspace, прототипы которых хранятся в заголовочном файле <cctype>. Символ, стоящий после слова, проверяется также на признак конца строки (для случая, когда искомое слово находится в конце строки).

Тестирование

Для тестирования программы требуется создать файл с текстом, в котором заданное слово встречается:

в начале строки;
в конце строки;
в середине строки;
несколько раз в одной строке;
как часть других слов, находящаяся в начале, середине и конце этих слов;
в скобках, кавычках и других разделителях.

Длина хотя бы одной из строк должна быть равна 80 символам. Для тестирования программы следует выполнить ее по крайней мере два раза: введя с клавиатуры слово, содержащееся в файле, и слово, которого в нем нет.

Альтернативное решение

Давайте теперь рассмотрим другой вариант решения этой задачи. В библиотеке есть функция strtok, которая разбивает переданную ей строку на лексемы в соответствии с заданным набором разделителей. Если мы воспользуемся этой функцией, нам не придется "вручную" выделять и проверять начало и конец слова, потребуется лишь сравнить с искомым словом слово, выделенное с помощью strtok. Правда, список разделителей придется задать вручную.

Первый вызов функции strtok в операторе 1 формирует адрес первой лексемы (слова) строки line. Он сохраняется в переменной token. Функция strtok заменяет на NULL (nullptr) разделитель, находящийся после найденного слова, поэтому в операторе 2 можно сравнить на равенство искомое и выделенное слово. В операторе 3 выполняется поиск следующей лексемы в той же строке. Для этого следует задать в функции strtok в качестве первого параметра NULL (nullptr) (так запрограммирована функция).

Как видите, программа стала короче и яснее. На этом примере можно видеть, что средства, предоставляемые языком, влияют на алгоритм решения задачи, и поэтому перед тем, как продумывать алгоритм, необходимо эти средства изучить. Представьте, во что бы вылилась программа без использования функций работы со строками и символами!

C

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>

int main() {
    const int len = 81;
    char word[len], line[len];
    const char *delims = ".,!? /<>|)(*::\"";
    printf("Input the word for search: ");
    scanf("%s", word);
    FILE *fp;

    fp = fopen("text.txt", "r+");
    if (!fp) {
        printf("Error of file opening.\n");
        return 1;
    }
    char *token;
    int count = 0;
    while ((fgets(line, len, fp)) != NULL) {
        token = strtok(line, delims);           // 1
        while (token != NULL) {
            // 2
            if (!strcmp(token, word)) {
                count++;
            }
            token = strtok(NULL, delims);    // 3
        }
    }
    printf("Number of entering word: %d", count);
    return 0;
}

C++

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    const int len = 81;
    char word[len], line[len];
    const char *delims = ".,!? /<>|)(*::\"";
    cout << "Input the word for search: ";
    cin >> word;
    ifstream fin("text.txt", ios::in);
    if (!fin) {
        cout << "Error of file opening." << endl;
        return 1;
    }
    char *token;
    int count = 0;
    while (fin.getline(line, len)) {
        token = strtok(line, delims);           // 1
        while (token != nullptr) {
            // 2
            if (!strcmp(token, word)) {
                count++;
            }
            token = strtok(nullptr, delims);    // 3
        }
    }
    cout << "Number of entering word: " << count << endl;
    return 0;
}

Задание​

I. Исходные данные и результаты​

II. Алгоритм решения задачи​

III. Программа и тестовые примеры​

Шаг 1​

C​

C++​

Шаг 2​

C​

C++​

Шаг З​

C​

C++​

Шаг 4​

C​

C++​

Тестирование​

Альтернативное решение​

C​

C++​

Задание

I. Исходные данные и результаты

II. Алгоритм решения задачи

III. Программа и тестовые примеры

Шаг 1

C

C++

Шаг 2

C

C++

Шаг З

C

C++

Шаг 4

C

C++

Тестирование

Альтернативное решение

C

C++