C++ std::basic_string::find完全ガイド:部分文字列検索をマスターしよう!

2024-04-02

C++ の std::basic_string::find 関数:文字列検索をマスターしよう!

std::basic_string::find 関数は、C++ の std::string クラスにおいて、部分文字列の検索を行うための強力なツールです。この関数は、検索対象となる文字列と、検索開始位置を指定することで、部分文字列が見つかった最初の位置を返します。

使い方

std::basic_string::find 関数の基本的な使い方は以下の通りです。

std::string str = "Hello, world!";

// "world" を検索
size_t pos = str.find("world");

if (pos != std::string::npos) {
  std::cout << "world は " << pos << " 番目に見つかりました。" << std::endl;
} else {
  std::cout << "world は見つかりませんでした。" << std::endl;
}

詳細

  • str.find("world") の部分は、検索対象となる部分文字列を指定します。
  • pos 変数は、部分文字列が見つかった最初の位置を格納します。
  • std::string::npos は、部分文字列が見つからなかったことを示す特別な値です。

応用例

  • 特定の文字列が含まれているかどうかを確認する
  • 部分文字列の位置を取得する
  • 部分文字列を置換する
  • 部分文字列を抽出する

その他のオプション

  • std::basic_string::find_first_of 関数:指定された文字のいずれか最初の出現位置を検索
  • std::basic_string::find_last_of 関数:指定された文字のいずれか最後の出現位置を検索
  • std::basic_string::find_first_not_of 関数:指定された文字以外の最初の出現位置を検索
  • std::basic_string::find_last_not_of 関数:指定された文字以外の最後の出現位置を検索

補足

  • std::basic_string::find 関数は、大文字と小文字を区別します。
  • 検索対象となる部分文字列は、空文字列でも構いません。
  • 検索開始位置は、文字列の長さよりも大きい値を指定することもできます。

練習問題

  • 文字列 "stressed" の中で、最初の "s" と最後の "s" の位置をそれぞれ出力するプログラムを書いてみましょう。
  • 文字列 "1234567890" の中で、数字 "5" の出現位置をすべて出力するプログラムを書いてみましょう。

std::basic_string::find 関数は、C++ の文字列処理において非常に重要な関数です。この関数を理解し使いこなすことで、様々な文字列処理を行うことができます。



std::basic_string::find 関数のサンプルコード

std::string str = "Hello, world!";

if (str.find("world") != std::string::npos) {
  std::cout << "world は含まれています。" << std::endl;
} else {
  std::cout << "world は含まれていません。" << std::endl;
}

部分文字列の位置を取得する

std::string str = "Hello, world!";

size_t pos = str.find("world");

if (pos != std::string::npos) {
  std::cout << "world は " << pos << " 番目に見つかりました。" << std::endl;
} else {
  std::cout << "world は見つかりませんでした。" << std::endl;
}

部分文字列を置換する

std::string str = "Hello, world!";

str.replace(str.find("world"), 5, "universe");

std::cout << str << std::endl; // "Hello, universe!"

部分文字列を抽出する

std::string str = "Hello, world!";

std::string substring = str.substr(str.find("world"));

std::cout << substring << std::endl; // "world!"

大文字と小文字を区別しない検索

std::string str = "Hello, World!";

size_t pos = str.find("world", 0, std::locale::classic());

if (pos != std::string::npos) {
  std::cout << "world は " << pos << " 番目に見つかりました。" << std::endl;
} else {
  std::cout << "world は見つかりませんでした。" << std::endl;
}

検索開始位置を指定する

std::string str = "Hello, world!";

size_t pos = str.find("world", 7);

if (pos != std::string::npos) {
  std::cout << "world は " << pos << " 番目に見つかりました。" << std::endl;
} else {
  std::cout << "world は見つかりませんでした。" << std::endl;
}

空文字列の検索

std::string str = "Hello, world!";

size_t pos = str.find("");

if (pos != std::string::npos) {
  std::cout << "空文字列は " << pos << " 番目に見つかりました。" << std::endl;
} else {
  std::cout << "空文字列は見つかりませんでした。" << std::endl;
}

検索対象文字列が空文字列の場合

std::string str = "Hello, world!";

std::string empty_str = "";

size_t pos = str.find(empty_str);

if (pos != std::string::npos) {
  std::cout << "空文字列は " << pos << " 番目に見つかりました。" << std::endl;
} else {
  std::cout << "空文字列は見つかりませんでした。" << std::endl;
}

検索開始位置が文字列の長さよりも大きい場合

std::string str = "Hello, world!";

size_t pos = str.find("world", 13);

if (pos != std::string::npos) {
  std::cout << "world は " << pos << " 番目に見つかりました。" << std::endl;
} else {
  std::cout << "world は見つかりませんでした。" << std::endl;
}

その他のオプション

  • std::basic_string::find_first_of 関数:指定された文字のいずれか最初の出現位置を検索
  • std::basic_string::find_last_of 関数:指定された文字のいずれか最後の出現位置を検索
  • std::basic_string::find_first_not_of 関数:指定された文字以外の最初の出現位置を検索
  • std::basic_string::find_last_not_of 関数:指定された文字以外の最後の出現位置を検索
  • C++ Standard - std::basic_string::find: [https://en.cppreference.


std::basic_string::find 関数の代替方法

  • std::search 関数:部分文字列の最初の出現位置を検索する汎用関数
  • std::find_if 関数:条件を満たす最初の要素を見つける汎用関数

自作関数

  • ループを使って部分文字列を検索する
  • Boyer-Moore アルゴリズムなどの高速な検索アルゴリズムを実装する

正規表現

  • std::regex クラスを使って、部分文字列を検索する

各方法の比較

方法利点欠点
std::basic_string::findシンプルで使いやすい高速な検索アルゴリズムではない
std::search汎用性が高いstd::basic_string::find よりも複雑
std::find_if条件を指定して検索できるstd::basic_string::find よりも複雑
自作関数高速な検索アルゴリズムを実装できる複雑で実装に時間がかかる
正規表現複雑なパターン検索に使える習得に時間がかかる

std::search 関数

std::string str = "Hello, world!";
std::string substring = "world";

auto it = std::search(str.begin(), str.end(), substring.begin(), substring.end());

if (it != str.end()) {
  std::cout << "world は " << (it - str.begin()) << " 番目に見つかりました。" << std::endl;
} else {
  std::cout << "world は見つかりませんでした。" << std::endl;
}

std::find_if 関数

std::string str = "Hello, world!";

size_t pos = std::find_if(str.begin(), str.end(), [](char c) { return c == 'w'; });

if (pos != str.end()) {
  std::cout << "w は " << pos << " 番目に見つかりました。" << std::endl;
} else {
  std::cout << "w は見つかりませんでした。" << std::endl;
}

自作関数

size_t find_substring(const std::string& str, const std::string& substring) {
  for (size_t i = 0; i < str.length() - substring.length() + 1; ++i) {
    bool found = true;
    for (size_t j = 0; j < substring.length(); ++j) {
      if (str[i + j] != substring[j]) {
        found = false;
        break;
      }
    }
    if (found) {
      return i;
    }
  }
  return std::string::npos;
}

int main() {
  std::string str = "Hello, world!";
  std::string substring = "world";

  size_t pos = find_substring(str, substring);

  if (pos != std::string::npos) {
    std::cout << "world は " << pos << " 番目に見つかりました。" << std::endl;
  } else {
    std::cout << "world は見つかりませんでした。" << std::endl;
  }

  return 0;
}

正規表現

std::string str = "Hello, world!";
std::regex re("world");

std::smatch m;

if (std::regex_search(str, m, re)) {
  std::cout << "world は " << m.position() << " 番目に見つかりました。" << std::endl;
} else {
  std::cout << "world は見つかりませんでした。" << std::endl;
}
  • Boyer-Moore アルゴリズム: [https://ja.wikipedia



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