串基本概念:串是由零个或者多个字符组成的有限序列,一半记作S='a1,a2,a3,a4.......'(n>=0,串的长度)
1.S == 串的名字 n == 串当中字符串的个数,称为串的长度。
串的常用术语
1.空串(null string):长度为零的串,它不包含任何字符。
2.空格串(black string) :任由一个或多个空格组成的串,长度大于等于1
3.子串(sub string):串中任意个连续字符的组成的子序列称为该串的“子串”
4.主串(master string):包含子串的串相应的称为“主串”,因此子串是主串的一部分。
5.前缀子串(prefix sub string):S的前缀子串是一个子串U,记作U = 'a1,.....ab'(1<=b<=n),当1<=b<n时,则相应的U称为S的“真前缀子串”。
6.后缀子串(suffix sub string):S的后缀子串是一个子串U,记作U = 'an-b-1....an'(1<=b<=n),当1<=b<n时,
eg.S='abccset',S的前缀子串是‘a’,'ab','abc','abcc','abccs','abccse'。S的后缀子串是‘t’,'et','set','cset','ccset','bccset'。
7.位置:通过将字符在串中的序号,称为该字符在串中的“位置”。子串在主串中的位置则以子串的第一个字符在主串中的位置来表示。
8.串相等:当且仅当两个串的值相等的时候,则称两个串的数值相等。条件:长度相等以及位置必须相等
9.模式匹配:确定子串在主串的某个位置开始后,在主串中首次出现的位置的运算。主串=="目标串",子串==“格式串”。
eg. 串A = “abcaabsbcas”,串B = "bca",从第一个位置开始,匹配的运算结果是2,从第四个位置开始的运算结果是8。
串的基本运算
1.strInsert(S,pos ,T)
设S='chater',T=‘rac’,运行StrInsert(S,4,T),S='character'
2.strDelete(S.pos,len)
设S='chapter',运行StrDelete(S,5,3),则S='chap'
3.StrCat(S,T)
设串S='man',运行Strcat(S,'kind'),则S='mankind'
4.Substring(T,S,pos,len)
eg.设串S='commander',运行SubString(Sub1,S,4,3),则Sub1='man'。
5.StrIndex(S,pos,T)
设S='abcaabcaaabc',T='bca',运行StrIndex(S,1,T),返回2,运行StrIndex(S,4,T),返回值是 6。
6.StrReplace(S,T,V)
eg.设S='abcaabcaaabca',T='bca',若V='x',则S='axaxaax',若V='bc',则S='abcancaabc'
串的存储结构以及实现
定义顺序串
1.定长顺序串存储结构
#define MAXSIZE 50
typedef struct
{char ch[MAXSIZE+1]; //0号元素不使用(浪费一个空间),每个分量存储一个字符。int len;
}SString;
串的实际长度可以在MAXSIZE范围内随意变动,超过范围的会舍去,称为“截断”。
2.定长串的基本操作实现
插入:三种情况
int SStrInsert(SString *S,int pos,const SSttring T)
{int i;if(pos<1 || pos >S->len+1)return 0;//插入的子串没有超过最大值且主串不需要舍弃 if(S->len + T.len<=MAXSIZE){for(i = S->len+T.len;i>=pos+T.len;i--){S->ch[i] = S->ch[i-T.len];}for(i = pos;i<S->len+T.len;i++){S->ch[i] = S->ch[i-pos+1]}S->len = S->len + T.len;}//子串可以完全插入,但是主串需要舍弃一部分 else if(pos+T.len<=MAXSIZE){for(i = MAXSIZE;i>=pos+T.len;i--){S->ch[i] = S->ch[i-T.len]}for(i = pos;i<S->len+T.len;i++){S->ch[i] = S->ch[i-pos+1]}S->len = MAXSIZE;} //子串插入在任意位置,都超出了最大范围 else{for(i = pos ;i<=MAXSIZE;i++){S->ch[i] = T.ch[i-pos+1]}S->len = MAXSIZE;}return 1;
}
删除函数:
int SStrDelete(SSting *S,int pos,int len)
{int i = 1;if(pos<1 || pos>S->len || len<0 || len>S->len-pos+1){return 0;}for(i = pos;i<S->len-len;i++){s->ch[i] = S->ch[i+len]; }return 1;
}
串的连接
1.连接后串长小于等于MaxSize,则直接连接在第一个串的后面。
2.连接后,当串长大于MaxSize,且原始串的长度小于MaxSize,则待连接串则会舍弃一部分,当原始串长==MaxSize,则将待连接串全部进行舍弃。
int SStrCat(SSting *S,const SString T)
{int i = 1;if(S->len+T.len<=MaxSize){for(i = S->len;i<=S->len+T.len;i++){S->ch[i] = S.ch[i-S->len];}S->len = S->len+T.len;}else if(S->len<MaxSize){for(i=S->len;i<=MaxSize;i++){S->ch[i] = S->ch[i-S->len] } S->len = MaxSize;}elsereturn 0;
}
堆串(相较于定长的顺序串,堆串可以动态的分配内存空间,这样可以保证不会出现截断的情况)
1.串的初始化
void HSrInit(HString *S)
{S->ch = NULL;S->len = 0;
}HString;
2.串的赋值操作
int HstrAssign(HString *S,const char * chars)
{int i = 0;while(char[i] != '\0')i++;S->len = i;if(0 != S->len){if(S->ch != NULL)free(S->ch);S->ch = (char *)malloc((S->len + 1) * sizeof(char));if(NULL == S->ch)return 0;for(i = 1;i<=S->len;i++){S->ch[i] = chars[i-1];}elseS->ch = NULL;return 1;}
}
3.串的插入
int HStrInsert(HString *S,int pos,const HString T)
{int i;char * temp;if(pos>S->len || pos<1)return 0;temp = (char *)malloc(sizeof(S->len+T.len + 1)*sizeof(char));if(temp == NULL)return 0;for(i = 0;i<pos;i++)temp[i] = S->ch[i];for(i = pos;i<pos+T.len;i++)temp[i] = S->ch[i-pos+1];for(i = pos+T.len;i<=S->len+T.len;i++)temp[i] = S->ch[i-T.len];free(S->ch)S->ch = temp;S->len+=T.len;return 1;
}
4.串的删除
int HStrDelete(HString *S,int pos,int len)
{int i;char *temp;if(len<0 || pos<1 || pos>S->len-len+1)return 0;temp = (char *)malloc(sizeof(S->len-len+1) * sizeof(char));if(NULL == temp)return 0;for(i = 0;i<pos;i++)temp[i] = S->ch[i];for(i = pos;i<=S->len-len;i++)temp[i] = S->ch[i+len];free(S->ch);S->ch = temp;S->len-=len;return 1;
}
5.串的连接
int HStrCat(HString * S,const HString)
{int i = 1;S->ch = (char *)malloc(S->ch,(S->len +T.len +1)*sizeof(char));if(NULL == S->ch)return 0;for(i = S->len+1;i<=T.len+S->len;i++)S->ch[i] = T.ch[i-S->len];S->len = S->len + T.len;return 1;
}
块链串(链表的每一个结点存放一个字符或者多个字符,每个结点称为块,整个链表称为“块链结构”)
块大小:块链表存放字符的个数
当块的大小 == 1的时候,增删改查的方法和单链表一样,因为只有一个数据域和一个指针域,但当块的大小 ≠ 1的时候,则需要进行结点的拆分和合并....
存储密度:存储密度 = 串值所占的存储位 / 实际分配的存储位
串的模式匹配
1.BF模式匹配算法
思路:从主串的第一个字符开始进行匹配,当主串和子串的字符不相同的时候,就回溯到开始字符的下一个字符,重新开始进行匹配,知道找到为止
int indedx(SString S,int pos,SString T)
{int i = pos,j = 1;while(i<=S.len && j<=T.len){if(S.ch[i] == T.ch[j])i++,j++;else{i = i-j+2; //返回到起始比较字符的下一位,重新开始判断j = 1;}}if(j > T.len)return i-T.len;elsereturn 0;
}
2.KMP模式匹配算法
思路:相对于暴力索引求解,KMP的时间复杂度大大降低,开始都是和BF算法一样,一个一个字符进行匹配,但当主串和子串的字符不相等的时候,不再是回到主串中开始比较字符的下一位,而是进行一个“子串向后移动最长前后缀相等子串长度”,最后找到对应的字符串。(详细介绍:数据结构KMP算法配图详解(超详细)_哈顿之光的博客-CSDN博客_kmp算法难吗是什么级别)
这里需要好好理解一下next数组的作用(记录当前字符的前面的最长前后缀相等的字符串)
首先将模式串的每一个字符对应的next的数值求出来
eg. "ABCABCKO"
这样就得到了当前每一个字符对应的next数组的数值。
void Get_Next(SString T,int next[])
{int j = 1,k = 0;next[1] = 0;while(j < T.len){if(k == 0 || T.ch[j] == T.ch[k]){++j;++k;next[j] = k;}elsek = next[k];printf("%d \n",next[k]);}
}
int KMPIndex(SqString s,SqString t) //KMP
{int next[MaxSize],i=0,j=0;GetNext(t,next);while (i<s.length && j<t.length) {if (j==-1 || s.data[i]==t.data[j]) {i++;j++; //i,j各增1}else j=next[j]; }if (j>=t.length)return(i-t.length); else return(-1);
}