C語言統計輸入行單詞數：狀態機法與數組指針法兩種實現完解

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單詞計數：從鍵盤輸入到字符串處理的兩種經典范式

統計一行文本中單詞個數（單詞定義為由空格分隔的字符序列）是 C 語言處理字符流、狀態機思想的入門經典。本文提供流式字符處理法與緩存數組處理法兩種完整實現，並分析邊界條件、擴展性與工程應用場景。

一、核心邏輯：有限狀態機（FSM）

掃描字符流，維護一個狀態變量 in_word（0=在空格/分隔符，1=在單詞內）：

讀到非空格且 in_word==0 → 進入單詞，count++，in_word=1。
讀到空格 → in_word=0。
其他情況（單詞內非空格）→ 狀態不變，繼續掃描。

二、方法一：流式處理（無需存儲全行）

#include 

int main() {
    int ch;             // 必須用 int 接收 getchar()，以容納 EOF
    int count = 0;
    int in_word = 0;    // 0: 當前在分隔符區，1: 當前在單詞內
    
    while ((ch = getchar()) != '\n' && ch != EOF) { // 讀到換行或文件結束停止
        if (ch == ' ') {
            in_word = 0;          // 遇到空格，標記為分隔符狀態
        } else if (!in_word) {    // 非空格且之前不在單詞中
            in_word = 1;          // 進入單詞狀態
            count++;              // 單詞計數 +1
        }
        // else: 非空格且 in_word==1，單詞內部，不計數
    }
    
    printf("單詞數: %d\n", count);
    return 0;
}

優點：O(1) 空間，可處理任意長輸入行（受限於輸入緩衝區），適合管道/重定向輸入。
適用場景：流式日誌分析、嵌入式系統內存受限環境。

三、方法二：緩存數組法（先讀整行再處理）

#include 
#include 

int count_words(const char *text, int len) {
    int count = 0;
    int in_word = 0;
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        if (text[i] == ' ') {
            in_word = 0;
        } else if (!in_word) {
            in_word = 1;
            count++;
        }
    }
    return count;
}

int main() {
    char line[1024]; // 固定緩衝區，足夠大多數場景
    int idx = 0;
    int ch;
    
    // 讀取一行（含空格），排除換行符
    while ((ch = getchar()) != '\n' && ch != EOF && idx < 1023) {
        line[idx++] = ch;
    }
    line[idx] = '\0'; // 手動添加結束符
    
    printf("單詞數: %d\n", count_words(line, strlen(line)));
    return 0;
}

優點：代碼結構清晰，分離「輸入」與「處理」，便於單元測試 count_words 函數，支持對同一行多次分析。
缺點：固定緩衝區可能截斷超長行（可用動態擴展 realloc 解決）。

四、邊界條件與測試用例

輸入	預期輸出	說明
`""` (空行)	0	無字符
`" "` (多空格)	0	全分隔符
`"hello"`	1	單詞無尾隨空格
`"hello world"`	2	單空格分隔
`" hello world "`	2	首尾及多重空格
`"a b c"`	3	單字符單詞
`"it's a test"`	3	撇號屬於單詞內部（非空格）

五、進階擴展：通用分隔符集

若單詞分隔符不僅是空格，還包括 \t, \n, ,, ., ; 等：

int is_delim(char c) {
    return c == ' ' || c == '\t' || c == '\n' || c == ',' || c == '.';
}

// 在 FSM 中替換判斷條件
if (is_delim(ch)) in_word = 0;
else if (!in_word) { in_word = 1; count++; }

六、總結對比

維度	流式字符法	緩存數組法
空間複雜度	O(1)	O(N) (行長度)
最大行長限制	無（受限於系統輸入緩衝）	有（緩衝區大小）
代碼模塊化	較低（IO與邏輯耦合）	高（可提取純函數）
適用場景	流處理、內存受限、管道輸入	交互式程序、需多次掃描、教學演示
擴展性	需修改主循環	只需修改 `count_words`

核心收穫：單詞計數本質是字符流上的二狀態自動機。掌握狀態變量設計、邊界觸發計數（進入單詞瞬間而非離開）、輸入讀取邊界（EOF/\n/緩衝區滿），即可舉一反三解決「統計行數」「提取第 k 個單詞」「分割字符串」等同類問題。工程中推薦緩存數組法 + 純函數，利於測試與維護；系統級/流式場景用流式字符法。