Создание функций сравнения строк на языке C

Введение

В этом практическом занятии (лабораторной работе) вы научитесь создавать и реализовывать пользовательские функции сравнения строк на языке C. В рамках практического занятия рассматриваются следующие аспекты: понимание встроенной функции strcmp(), реализация сравнения строк с использованием условных операторов, обработка нечувствительного к регистру сравнения, выполнение множественных сравнений строк и применение сравнения строк в реальной ситуации. По завершении этого практического занятия вы будете хорошо понимать техники манипулирования и сравнения строк в программировании на языке C.

Понимание функции strcmp()

В этом шаге вы узнаете о функции strcmp() в языке C, которая используется для лексикографического сравнения двух строк.

Создайте новый файл с именем string-compare.c в директории ~/project:

cd ~/project
touch string-compare.c

Откройте файл в WebIDE и добавьте следующий код:

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

int main() {
    char str1[] = "hello";
    char str2[] = "hello";
    char str3[] = "world";

    // Compare strings using strcmp()
    int result1 = strcmp(str1, str2);
    int result2 = strcmp(str1, str3);

    printf("Comparison between str1 and str2: %d\n", result1);
    printf("Comparison between str1 and str3: %d\n", result2);

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc string-compare.c -o string-compare
./string-compare

Пример вывода:

Comparison between str1 and str2: 0
Comparison between str1 and str3: -15

Разберём, как работает функция strcmp():

Она возвращает 0, если строки полностью совпадают.
Она возвращает отрицательное значение, если первая строка лексикографически меньше второй.
Она возвращает положительное значение, если первая строка лексикографически больше второй.

Функция сравнивает строки посимвольно, пока не найдёт различие или не дойдёт до конца одной из строк.

Реализация сравнения строк с использованием if-else

В этом шаге вы научитесь использовать функцию strcmp() вместе с условными операторами для принятия решений на основе сравнения строк.

Создайте новый файл с именем string-compare-conditional.c в директории ~/project:

cd ~/project
touch string-compare-conditional.c

Откройте файл в WebIDE и добавьте следующий код:

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

int main() {
    char username[50];
    char password[50];

    printf("Enter username: ");
    scanf("%s", username);

    printf("Enter password: ");
    scanf("%s", password);

    // Compare username and password using if-else
    if (strcmp(username, "admin") == 0) {
        if (strcmp(password, "secret") == 0) {
            printf("Login successful!\n");
        } else {
            printf("Incorrect password.\n");
        }
    } else {
        printf("Invalid username.\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc string-compare-conditional.c -o string-compare-conditional
./string-compare-conditional

Пример взаимодействия:

Enter username: admin
Enter password: secret
Login successful!

Enter username: user
Enter password: wrongpass
Invalid username.

Основные моменты этого примера:

Функция strcmp() используется внутри операторов if для проверки равенства строк.
Функция возвращает 0, когда строки полностью совпадают.
Вложенные операторы if-else позволяют реализовать сложную логику сравнения строк.

Обработка нечувствительного к регистру сравнения

В этом шаге вы научитесь выполнять нечувствительное к регистру сравнение строк с использованием функции strcasecmp().

Создайте новый файл с именем case-insensitive-compare.c в директории ~/project:

cd ~/project
touch case-insensitive-compare.c

Откройте файл в WebIDE и добавьте следующий код:

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

int main() {
    char input[50];

    printf("Enter a color (Red/red/GREEN/green): ");
    scanf("%s", input);

    // Case-insensitive comparison
    if (strcasecmp(input, "red") == 0) {
        printf("You entered the color RED.\n");
    } else if (strcasecmp(input, "green") == 0) {
        printf("You entered the color GREEN.\n");
    } else if (strcasecmp(input, "blue") == 0) {
        printf("You entered the color BLUE.\n");
    } else {
        printf("Unknown color.\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте программу (замечание: вам может потребоваться использовать флаг -std=gnu99):

gcc case-insensitive-compare.c -o case-insensitive-compare

Запустите программу:

./case-insensitive-compare

Примеры взаимодействия:

Enter a color (Red/red/GREEN/green): RED
You entered the color RED.

Enter a color (Red/red/GREEN/green): green
You entered the color GREEN.

Основные моменты нечувствительного к регистру сравнения:

Функция strcasecmp() сравнивает строки, игнорируя различия в регистре букв.
Она работает аналогично функции strcmp(), но нечувствительна к регистру.
Полезна для обработки пользовательского ввода, когда регистр букв не имеет значения.

Выполнение множественных сравнений строк

В этом шаге вы научитесь выполнять множественные сравнения строк с использованием различных техник сравнения.

Создайте новый файл с именем multiple-string-compare.c в директории ~/project:

cd ~/project
touch multiple-string-compare.c

Откройте файл в WebIDE и добавьте следующий код:

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

int main() {
    char input[3][50];
    int comparison_count = 0;

    // Input three strings
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("Enter string %d: ", i + 1);
        scanf("%s", input[i]);
    }

    // Compare first two strings
    if (strcmp(input[0], input[1]) == 0) {
        printf("First two strings are identical.\n");
        comparison_count++;
    }

    // Compare last two strings
    if (strcmp(input[1], input[2]) == 0) {
        printf("Last two strings are identical.\n");
        comparison_count++;
    }

    // Compare first and last strings
    if (strcmp(input[0], input[2]) == 0) {
        printf("First and last strings are identical.\n");
        comparison_count++;
    }

    // Overall comparison summary
    printf("Total matching string pairs: %d\n", comparison_count);

    return 0;
}

Скомпилируйте программу:

gcc multiple-string-compare.c -o multiple-string-compare

Запустите программу:

./multiple-string-compare

Примеры взаимодействия:

Enter string 1: hello
Enter string 2: world
Enter string 3: hello
Total matching string pairs: 1

Основные моменты множественных сравнений строк:

Используйте функцию strcmp() для сравнения различных комбинаций строк.
Отслеживайте количество совпадающих пар строк.
Демонстрируйте гибкую логику сравнения строк.

Применение сравнения строк в реальной ситуации

В этом шаге вы создадите простую систему управления паролями, которая демонстрирует практические техники сравнения строк.

Создайте новый файл с именем password-manager.c в директории ~/project:

cd ~/project
touch password-manager.c

Откройте файл в WebIDE и добавьте следующий код:

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

#define MAX_USERS 3
#define MAX_USERNAME 50
#define MAX_PASSWORD 50

// User structure to store credentials
struct User {
    char username[MAX_USERNAME];
    char password[MAX_PASSWORD];
    char role[20];
};

int main() {
    // Predefined user database
    struct User users[MAX_USERS] = {
        {"admin", "admin123", "administrator"},
        {"manager", "manager456", "manager"},
        {"user", "user789", "regular"}
    };

    char input_username[MAX_USERNAME];
    char input_password[MAX_PASSWORD];
    int login_success = 0;

    printf("=== Simple Password Management System ===\n");
    printf("Enter username: ");
    scanf("%s", input_username);

    printf("Enter password: ");
    scanf("%s", input_password);

    // Authenticate user with string comparison
    for (int i = 0; i < MAX_USERS; i++) {
        if (strcmp(users[i].username, input_username) == 0) {
            if (strcmp(users[i].password, input_password) == 0) {
                printf("Login Successful!\n");
                printf("Role: %s\n", users[i].role);
                login_success = 1;
                break;
            }
        }
    }

    if (!login_success) {
        printf("Login Failed. Invalid username or password.\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте программу:

gcc password-manager.c -o password-manager

Запустите программу:

./password-manager

Примеры взаимодействия:

=== Simple Password Management System ===
Enter username: admin
Enter password: admin123
Login Successful!
Role: administrator

Enter username: user
Enter password: wrongpassword
Login Failed. Invalid username or password.

Основные моменты этой реальной ситуации:

Использует функцию strcmp() для безопасной проверки учетных данных.
Демонстрирует практическое применение сравнения строк.
Реализует простую систему аутентификации.
Показывает, как сравнивать учетные данные нескольких пользователей.

Резюме

В этом практическом занятии (лабораторной работе) вы узнали о функции strcmp() в языке C, которая используется для лексикографического сравнения двух строк. Вы реализовали сравнение строк с использованием функции strcmp() и условных операторов для принятия решений на основе результатов сравнения. Вы также научились обрабатывать нечувствительное к регистру сравнение и выполнять множественные сравнения строк. Наконец, вы применили сравнение строк в реальной ситуации, связанной с аутентификацией пользователей.

Основные моменты обучения из этого практического занятия включают понимание функции strcmp(), реализацию сравнения строк с использованием операторов if-else, обработку нечувствительного к регистру сравнения и применение сравнения строк в практическом приложении.