Computer-Science

5. Review on String

• string definition, char constant, string constant, int vs string,
• string functions: strlen, strcpy, strcmp, strtok, sprintf, atoi
• string header file: string.h

Contents

• 1. basics
• 2. A string is a character array ending with 0.
• 3. int, char, string의 정의, 저장, 읽기, 출력, 비교
• 4. strtok
• 5. char pointer array
• 6. Exercise

---

1. basics

string의 정의

• string은 배열의 끝이 0으로 끝나는 character array이다. (자세한 설명)
• string의 끝에는 항상 보이지 않는 0이 숨겨져 있다는 것을 기억해야 한다.
• 그러므로 “hello” 5 bytes가 아니라 6 bytes를 차지하고 있다.

char constant (문자 상수)

• char constant (문자 상수)는 compile time 동안 ascii number로 대체된다.

x = 'a';
// The compiler changes above to
x = 97; // 97 is the ascii number of 'a'

string constant (문자열 상수)

• string constant (문자열 상수)는 compile time 동안 저장된 주소로 대체된다. (replaced by the address where it is stored.)
• 프로그램에서 사용되는 모든 string constant는 컴파일러에 의해 메모리의 “string area”(문자열 영역)에 저장된다.

char * x= "hello";
// The compiler changes above to (if "hello" is stored at 0x400640)
char * x = 0x400640;

string functions

• strcpy
  • string을 복사(copy) 혹은 저장(store)하기 위해 사용
• strlen
  • string의 길이(length)를 계산하기 위해 사용
• strcmp
  • cmp는 “compare”의 줄임말로서, 두 개의 strings를 비교(compare)하기 위해 사용
• strtok
  • tok는 “token”의 줄임말로서, 문장으로부터 단어들(토큰, token)을 뽑아내기 위해 사용

Understand the difference below:

a)

char x[10];         // x is 10 bytes where we can store char's
strcpy(x, "hello"); // we store 6 bytes ('h','e','l','l','o',0) into x array

b)

char *y;        // y is 4 bytes where we can store an address
y = "hello";    // we store address 0x400640 in x (assuming this is the address of "hello")

차이점

• “a)“에서 “hello”가 복사된 것이 2개 있다.
  • 하나는 string area, 다른 하나는 x
• “b)“에서 “hello”가 복사된 것이 1개 밖에 없다.
  • string area of the memory

malloc or new

• 문자열 포인터에 공간을 할당하려면 C언어의 경우 malloc, C++은 new를 사용한다.
• 메모리 공간을 할당할 때까지 포인터 변수에 데이터를 저장할 수 없다.

char *x;
strcpy(x, "hello");     // this is an error.
                        // we need data space to copy "hello",
                        // but x has no space for data.
                        // x has space only for address.

x=(char *)malloc(10);   // allocate space first and store the address of it in x
strcpy(x, "hello");     // and then store data.
                        // "hello" is stored in the location pointed by x

2. A string is a character array ending with 0.

char a[5];
for(i=0;i<5;i++){
   a[i]='q';
}

• 위에서 “a”는 string이 아니다.
• 5개의 공간이 모두 ‘q’로 가득 차있는 regular character array일 뿐이다.

char b[5];
for(i=0;i<3;i++){
   b[i]='q';
}
b[3]=0;

• 위에서 “b”는 길이가 “3”인 string이다.
• 이 string에는 3개의 character들이 있다.

문자열의 출력

string은 printf를 통해 출력할 수 있다.

printf("%s", b);

• %s는 “b”가 문자열의 주소임을 의미하며, 해당 주소로 이동한 후 0이 표시될 때까지 해당 주소에서 시작하는 모든 문자를 인쇄한다.

regular character array를 출력하려면 반복문을 사용해야 한다.

for(i=0;i<5;i++)
   printf("%c",a[i]);

• 만약, printf("%s", a);를 사용한다면, 컴퓨터는 “a”가 문자열의 주소라고 생각하고 그 주소로 가서 0이 보일 때까지 그 주소에서 시작하는 모든 문자를 인쇄할 것이다.
  • 만약, “a” 뒤에 메모리에 0이 없으면, 컴퓨터는 멈추지 않을 것이다.

3. int, char, string의 정의, 저장, 읽기, 출력, 비교

int x;              // x is a room for an integer
x = 10;             // we can store an integer in x
scanf("%d", &x);    // or we can read an integer into x
printf("%d", x);    // print an integer
if (x==10){         // check the value of x
   ......
}

char y;             // y is a room for a character
y = 't';            // we can store a character in y
scanf("%c", &y);    // or we can read a character into y
printf("%c", y);    // print a character
if (y=='t'){        // check the value of y
   ......
}

char z[50];             // z is a 50-room space for a string
strcpy(z, "korea");     // we have to use strcpy() to store a string in z
scanf("%s", z);         // or we can read a string into z
printf("%s", z);        // print a string
int k;
k=strcmp(z, "korea");   // if equal, strcmp returns 0;
                        // otherwise strcmp returns non-zero
if (k==0){              // check the value of z
   ........
}

문자열은 사실상 0으로 끝나는 character array이다.

for(i=0;;i++){
   printf("%d-th:char %c ascii %d\n", i, z[i], z[i]);
   if (z[i]==0){
      break;
   }
}

strlen()을 사용하면 string의 length를 출력할 수 있다.

printf("the length of this string is %d\n", strlen(z));

4. strtok

• strtok은 문장을 단어들의 배열로 split 해준다.
• strtok(buf, " ");은 “buf”에서 첫 번째 단어를 찾고 그 뒤에 0을 삽입한다. strtok(NULL, " ");은 “buf”에서 그 다음 단어를 찾고 그 뒤에 0을 삽입한다.

char buf[50];
strcpy(buf, "ab c def gh"); //buf contains (a, b, space, c, space, d, e, f, space, g, h, 0)
char *temp;
temp=strtok(buf, " ");      // buf is now (a, b, 0, c, space, d, e, f, space, g, h, 0)
                            // and temp has the address of buf[0].
temp=strtok(NULL, " ");     // buf is now (a, b, 0, c, 0, d, e, f, space, g, h, 0)
                            // temp has the address of buf[3]
temp=strtok(NULL, " ");     // buf is now (a, b, 0, c, 0, d, e, f, 0, g, h, 0)
                            // temp has the address of buf[5]

example code:

char buf[256];
char *token;
printf("enter a sentence\n");
fgets(buf, 255, stdin);         // read a line (maximum size 255)
buf[strlen(buf)-1]=0;           // remove enter key
token = strtok(buf, " ");       // get the first token
for(;;){
   printf("%s\n", token);
   token = strtok(NULL, " ");   // get the next token
   if (token==NULL) break;
}

5. char pointer array

char * x[10];
x[0]="hi";                  // store address of "hi" in x[0]
strcpy(x[1],"bye");         // this is an error
x[1]=(char *)malloc(10);    // allocate space first
strcpy(x[1], "bye");        // then store data

6. Exercise

1) [A char constant is an ascii number. A string constant is an address where it is stored in the string area.] Explain the result for following code.

#include <stdio.h>
#include <string.h>  // you need this header file for string functions
void main(){
   char x, y;
   x='a'; y=97;
   printf("%d %c %d %c\n", x, x, y, y);
   char * x1 = "hello";
   printf("%s %p %s %p\n", x1, x1, "hello", "hello"); // use %p for address
}

Result is

97 a 97 a
hello 0x10879ff97 hello 0x10879ff97

In the first line of result, since %d was used to print as decimal numbers, so 97 was output, and %c was to print as one character, so a was output.

In the second line, since %s was used to print as strings, so hello was output, and %p was to print as the address of pointer, so 0x10879ff97 was output.

2) [A char constant is an ascii number] Try following code and explain the result.

char x[10];    // x is a character array with 10 rooms
x[0]='a'; x[1]='b'; x[2]='c'; x[3]='d'; x[4]='e';
x[5]='f'; x[6]='g'; x[7]='h'; x[8]='i'; x[9]='j';
int i;
for(i=0;i<10;i++){
   printf("%d %c \n", x[i], x[i]);  // print each character with its ascii number
}

Result is

97 a
98 b
99 c
100 d
101 e
102 f
103 g
104 h
105 i
106 j

It means the ASCII number corresponding to each alphabet.

3) Try below. Compare the result with that of Problem 2).

char x[10];    // x is a character array with 10 rooms
int i;
for(i=0;i<10;i++){
    x[i]=i+97;
}
for(i=0;i<10;i++){
    printf("%d %c \n", x[i], x[i]);  // print each character with its ascii number
}

Result is

97 a
98 b
99 c
100 d
101 e
102 f
103 g
104 h
105 i
106 j

Since the result is the same compared to Problem 2, it can be seen that each ASCII number (e.g., 97) and each alphabet (e.g., a) are exactly the same.

4) Declare a character array with 128 rooms. Store 0 to 127 in this array and print the corresponding character for each ascii code in the array. Find ASCII table in the Internet and confirm the results.

   char x[128];
   for(int i=0;i<128;i++){
      x[i]=i;
   }
   for(int i=0;i<128;i++){
      printf("%d%c%d\n", x[i], x[i], x[i]);
   }

5. [strlen] Read a string and display its length.

Enter a string
hello
The length is 5

6. [A string is a char array ending with 0] Read a string and display each character in different lines.

Enter a string
hello
h
e
l
l
o

6-1) [A string is a char array ending with 0] Try below and explain the result. Use g++ to compile.

char x[10];
strcpy(x, "hello");
strcpy(x, "hi");
for(int i=0;i<10;i++){
   printf("%d ", x[i]);
}

• 출력값은 다음과 같다.
  • 104 105 0 108 111 0 -2 127 0 0
• char x[10];를 통해 길이가 10인 x라는 배열을 선언하므로서 각각의 배열에는 의미가 없는 값인 쓰레기값이 들어가게 된다.
  • -12 15 32 124 -14 129 -2 127 0 0
• strcpy(x, "hello");를 통해 배열의 0번 index부터 5번 index까지 각각 “hello\0”에 해당하는 ASCII 코드 값인 104 101 108 108 111 0이 채워진다.
  • 104 101 108 108 111 0 -2 127 0 0
• strcpy(x, "hi");를 통해 배열의 0번 index부터 2번 index까지 각각 “hi\0”에 해당하는 ASCII 코드 값인 104 105 0이 채워진다.
  • 104 105 0 108 111 0 -2 127 0 0

7. [strlen, strcmp] Write a program that keeps reading a string, displaying its length, and checking whether it is “hello”. If the input string is “hello”, the program stops.

Enter a string
hi
You entered hi. length=2

No it is not hello
Enter a string
hello
You entered hello. length=5
Yes it is hello. Bye.

8. [strcpy] Read a string and copy it to three other string variables and change the first letter of them to ‘a’, ‘b’, and ‘c’, respectively, and display them.

Enter a string
hello
After copying and changing the first letter
aello bello cello

9. [string constant] A string constant such as “hello” is an address. Explain the result of following code.

char *x, *y, *z;
x="hello"; y="hi"; z="bye";
printf("%s %s %s\n", x, y, z);
printf("%p %p %p\n", x, y, z);

• printf("%s %s %s\n", x, y, z);에서 %s를 사용하여 문자열을 출력하라고 하였으므로, 실행 결과로는 x, y, z가 가진 각각의 배열의 값 즉, hello hi bye가 출력된다.
• printf("%p %p %p\n", x, y, z);에서 %p를 사용하여 주소를 출력하라고 하였으므로, 실행 결과로는 x, y, z 각각의 주소값이 출력된다. (e.g. 0x108c5df96 0x108c5df9c 0x108c5df9f)

10. [string constant is an address] Try below and explain why we have an error.

    char x[20];
    strcpy(x, "hello"); // this is ok
    x="hello"; // this is an error. "hello" is an address and we can't store address in
    // x which is not a pointer variable

• 위의 코드를 실행하면 10.c:7:6: error: array type 'char [20]' is not assignable라는 오류가 발생한다. x="hello"에서 “hello”는 주소값이고 x는 포인터 값이 아닌 단순한 배열을 의미한다. 배열에서는 assign(=)을 사용할 수 없다.

11. [You need memory space for strcpy] Try below and explain why we have an error. How can you fix it?

    char *y;
    y="hello1"; // this is ok
    strcpy(y, "hello2"); // error because y has no space for "hello2"

• 위의 코드를 실행하면 y가 포인터 변수이기 때문에 strcpy를 수행할 때의 memory space가 없기 때문에 오류가 발생한다.

• 위와 같이 수정하여 오류를 해결할 수 있다.

12. [You need memory space for scanf] Try below and explain why you have an error. Fix it.

    char \*y;
    printf("enter a string\n");
    scanf("%s", y); // error becuase y has no space for a string
    printf("you entered %s\n", y);

• 위의 코드를 실행하면 y가 포인터 변수이기 때문에 scanf를 수행할 때의 memory space가 없기 때문에 오류가 발생한다.

• 위와 같이 수정하여 오류를 해결할 수 있다.

13. [char pointer array] Define a character pointer array and store/display strings as below.

    char \* x[10];
    x[0]="hi"; x[1]="bye"; x[2]="hello";
    printf("%s %s %s\n", x[0],x[1],x[2]);

14. [char pointer array, strcmp, new] Write a program that keeps reading strings and store them in a character pointer array. It stops when the user enters “end” and displays all strings entered so far. Use new to allocate memory and use g++ to compile.

Enter a string
hi
Enter a string
aaa
Enter a string
bbb
Enter a string
end
Strings entered so far are
hi aaa bbb

15. [gets, fgets] Read the same sentence with gets() and fgets() and explain the difference. (Ignore warning for gets. It is a security warning because gets can cause security problem.)

   char x[100];
   printf("enter a sentence\n");
   gets(x);
   int slen=strlen(x);
   printf("sentence length after gets:%d\n", slen);
   for(i=0;i<slen;i++){
      printf("%x ", x[i]);
   }
   printf("\nenter the same sentence\n");
   fgets(x, 99, stdin); // read max 99 char's.
   slen=strlen(x);

   printf("sentence length after fgets:%d\n", slen);
   for(i=0;i<slen;i++){
      printf("%x ", x[i]);
   }

• gets() 함수는 \n(줄바꿈문자)까지 가져오고, \n을 \0으로 대체 한다.
• fgets() 함수는 \n(줄바꿈문자)까지 가져오고, 추가적으로 \0을 붙인다.
• 따라서 실행 결과를 참고하면, 읽어온 길이 수에 차이를 보인다.

16. [strtok] Use strtok to extract words from a sentence and store them in an array. Display the number of words as below. Note that you need to copy the sentence to another string variable before doing strtok because strtok will destroy the original sentence.

algorithm:
read a line
tokenize
display tokens

Enter a sentence
aa bcd e e ff aa bcd bcd hijk lmn al bcd
You entered aa bcd e e ff aa bcd bcd hijk lmn al bcd
There were 12 words:
aa
bcd
e
e
ff
aa
bcd
bcd
hijk
lmn
al
bcd
The original sentence was: aa bcd e e ff aa bcd bcd hijk lmn al bcd

17. [char pointer array, new, strcmp] Write a program that keeps reading a name and stores it in a character pointer array until the user enters bye. The program should display all names after it sees “bye”.

Enter a name
kim han kook
Enter a name
park dong il
Enter a name
hong gil dong
bye
There were 3 names.
The names were
kim han kook
park dong il
hong gil dong

18. [There is a hidden 0 at the end of a string] Try below and explain why it behaves strange. How can you fix it?

int x1;
char x2[12];
x1=33;
strcpy(x2,"abcdefghijkl");
printf("%d %s",x1,x2);

• "abcdefghijkl"에는 숨겨진 문자인 \0이 존재하기 때문에 문자열의 길이가 13이다. 이때, x2의 배열의 길이가 12이므로 에러가 발생하였다.
• char x2[13];으로 배열의 길이를 늘려준다면 에러가 발생하지 않는다.

19. [You need memory space for strcpy] What is wrong with the following program? How can you fix it?

int main(){
   char * strarr[10]={NULL};
   strarr[0]="hello";
   strcpy(strarr[1],"bye");
   printf("%s %s\n", strarr[0], strarr[1]);
}

• strcpy(strarr[1],"bye");을 실행 할 때, strarr[1]의 크기가 정해져 있지 않으므로 에러가 발생한다.
• 아래와 같이 코드를 수정하면 해결할 수 있다.

20. [char pointer array, new, strcmp] Write a program that reads a long sentence and displays the frequency of each word as below. It also prints the word that has the maximum frequency.

algorithm:
read a line
tokenize
display tokens
compute frequency
display frequencies
compute max frequency word and display it

algorithm for compute frequency:
for each token
if it is already in unique_tokens[] array, increase its frequency
otherwise store in unique_tokens[] and initialize its frequency=1

Enter a sentence
aa bcd e e ff aa bcd bcd hijk lmn al bcd
You entered aa bcd e e ff aa bcd bcd hijk lmn al bcd
There were 12 words: aa bcd e e ff aa bcd bcd hijk lmn al bcd
Frequencies: aa 2 bcd 4 e 2 ff 1 hijk 1 lmm 1 al 1
The word with the max freq: bcd

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