【C++】1139：整理药名

💯前言

• C++ 是一门广泛应用于各种领域的编程语言，尤其在高性能和精细化操作场景下占有重要地位。编程的过程不仅是实现功能的过程，也是对代码逻辑、可读性和优化能力的一种考验。本文将以一个药品名称格式化的编程题为例，详细分析题目、两种不同的解法、它们的优缺点，并进行深入的优化与扩展探讨。
  我们将从以下几个方面展开：
  1. 题目描述与需求分析；
  2. 我的解法与详细解析；
  3. 老师的解法与详细解析；
  4. 两种解法的对比与优化建议；
  5. 对相关知识点的拓展。
     希望通过这篇文章，不仅帮助读者深入理解该问题的实现思路，还能在代码规范和优化方面有所收获。
     C++ 参考手册
     

💯题目描述与需求分析

题目要求我们编写一个程序，将医生书写混乱的药品名称格式化为统一的标准格式，具体如下：

题目描述

1139：整理药名

医生在书写药品名称时经常忽略大小写，格式比较混乱。现要求你写一个程序，将医生书写的药品名称整理成统一规范的格式。

• 规范规则：
  • 药品名称的第一个字符如果是字母，需要大写；
  • 其余字符需要全部小写；

例如：

• 输入 ASPIRIN，规范化后为 Aspirin；
• 输入 aspirin，规范化后为 Aspirin；
• 输入 2-PENICILLIN，规范化后为 2-penicillin。

输入格式

1. 第一行一个整数 n，表示有 n 个药品名称需要处理（n \leq 100）。
2. 接下来 n 行，每行一个单词（药品名称）。药品名称由字母、数字和 - 组成，长度不超过 20。

输出格式

1. 输出 n 行，每行一个规范化后的药品名称。

输入输出样例

输入样例：

4
Aspirin
cisapride
2-PENICILLIN
Cefradine-6

输出样例：

Aspirin
Cisapride
2-penicillin
Cefradine-6

需求分析

1. 首字母大写、其余小写的操作本质上是大小写转换问题，核心是理解字符的 ASCII 编码以及转换方法；
2. 需要遍历字符串进行逐字符判断和转换；
3. 考虑边界情况，例如药品名称首字符为非字母的情况。

💯我的解法与详细解析

代码实现

以下是我的解法：

#include <iostream>
using namespace std;

const int N = 25;
char ch[N];

int main()
{
    int i = 0;
    int n;
    cin >> n;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        cin >> ch;
        if (ch[0] >= 'a' && ch[0] <= 'z')
            ch[0] -= 32;
        int j = 1;
        while (ch[j] != '\0')
        {
            if (ch[j] >= 'A' && ch[j] <= 'Z')
                ch[j] += 32;
            j++;
        }
        cout << ch << endl;
    }

    return 0;
}

代码解析

1. 定义字符数组与常量：

   • 使用 char ch[N] 存储药品名称，N = 25 确保数组容量足够（题目中药品名称长度上限为 20）；
   • cin >> n 读取药品名称的数量。

2. 首字母处理：

   • 判断首字符是否为小写字母（ch[0] >= 'a' && ch[0] <= 'z'），如果是，则通过减去 32 转换为大写（利用 ASCII 编码：小写字母与对应大写字母的差值为 32）。

3. 逐字符遍历：

   • 使用 while (ch[j] != '\0') 遍历字符串中的其余字符，直到遇到字符串结束符 \0；
   • 判断当前字符是否为大写字母（ch[j] >= 'A' && ch[j] <= 'Z'），如果是，则通过加 32 转换为小写。

4. 输出结果：

   • 每处理一个药品名称，直接输出结果。

优点

• 逻辑简单清晰，直接基于 ASCII 编码进行大小写转换；
• 使用基本循环结构，适合初学者学习与理解。

不足

• 代码可读性不够高：直接操作 ASCII 值，对初学者可能不够直观；
• 边界情况未处理：如输入字符串长度超过数组容量时可能出现越界问题。

💯老师的解法与详细解析

以下是老师的解法：

#include <iostream>
#include <cctype>
using namespace std;

const int N = 25;
char arr[N];

int main()
{
    int n = 0;
    cin >> n;
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        scanf("%s", arr);
        if (islower(arr[0]))
            arr[0] -= 32;
        int j = 1;
        while (arr[j])
        {
            if (isupper(arr[j]))
                arr[j] += 32;
            j++;
        }
        cout << arr << endl;
    }
    return 0;
}

代码解析

1. 使用 <cctype> 库函数：

   • islower()：判断字符是否为小写字母；
   • isupper()：判断字符是否为大写字母；
   • 这些库函数提高了代码可读性，避免了直接操作 ASCII 值。

2. 输入输出：

   • 使用 scanf("%s", arr) 读取药品名称；
   • 使用 cout 输出规范化结果。

3. 逐字符遍历：

   • 首字符通过 islower() 检查，若为小写则转换为大写；
   • 非首字符通过 isupper() 检查，若为大写则转换为小写。

优点

• 可读性高：借助 <cctype> 库函数实现大小写判断，逻辑更加直观；
• 代码结构清晰：将首字符和非首字符的处理逻辑分开。

不足

• 混用了 scanf 和 cout 两种风格的输入输出，略显不统一；
• 未处理输入字符串长度越界的情况。

💯解法对比与优化建议

相同点

1. 两种解法的核心逻辑完全一致：
   • 首字母大写，其余字母小写；
   • 基于逐字符遍历实现。
2. 都使用了字符数组存储字符串。

不同点

1. 可读性：

   • 老师的代码通过 <cctype> 库函数简化了大小写判断，逻辑更加直观；
   • 我的代码直接基于 ASCII 值，虽然实现简单，但可读性略差。

2. 输入输出：

   • 老师的代码使用了 scanf，属于 C 风格输入；
   • 我的代码使用了 cin，属于 C++ 风格输入。

优化建议

1. 统一输入输出风格：

   • 统一使用 C++ 的 cin 和 cout，符合现代编程习惯。

2. 边界检查：

   • 对输入字符串长度进行限制，避免数组越界问题：

     cin >> setw(N) >> arr;
     

3. 避免全局变量：

   • 将字符数组定义为局部变量，减少作用域污染。

4. 代码重构：

   • 使用 toupper() 和 tolower() 函数替代 ASCII 运算，进一步提升代码可读性。

优化后的代码

#include <iostream>
#include <cctype>
#include <iomanip>
using namespace std;

const int N = 25;

int main()
{
    int n;
    cin >> n;

    char arr[N];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cin >> setw(N) >> arr;

        if (islower(arr[0]))
            arr[0] = toupper(arr[0]);

        for (int j = 1; arr[j]; j++) {
            if (isupper(arr[j]))
                arr[j] = tolower(arr[j]);
        }

        cout << arr << endl;
    }

    return 0;
}

💯知识点拓展

1. 字符处理与 ASCII 编码：

   • 字符在计算机中以 ASCII 编码存储，大写字母和小写字母的差值为 32，这为大小写转换提供了简单的数学操作。

2. <cctype> 库函数：

   • islower()、isupper()、toupper()、tolower() 是常用的字符处理函数，可以简化代码，提高可读性。

3. 输入输出优化：

   • cin 和 cout 是 C++ 的标准输入输出方式，推荐在现代 C++ 编程中统一使用。

💯小结

通过这道题目，我们深入探讨了药品名称格式化的实现方法以及不同解法的对比。我的解法和老师的解法各有优缺点，经过优化后，我们得到了更加健壮且高可读性的代码。

学习编程的过程，不仅要实现功能，还要注重代码的规范性和可维护性，希望这篇文章能为读者带来启发。