数据结构4---串

news2025/1/16 1:48:19

一、字符串暴力匹配

        要注意的就是i与j的回溯，通过不断移动主串的指针，时间复杂度高

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct String {
	char* data;
	int len;
}String;

String* initString() {
	String* s = (String*)malloc(sizeof(String));
	s->data = NULL;
	s->len = 0;
	return s;
}

void stringAssign(String* s, char* data) {
	if (s->data) {
		free(s->data);
	}
	int len = 0;
	char* temp = data;
	while (*temp) {
		len++;
		temp++;
	}
	if (len == 0) {
		s->data = NULL;
		s->len = 0;
	}
	else {
		temp = data;
		s->len = len;
		s->data = (char*)malloc(sizeof(char) * (len + 1));
		for (int i = 0; i < len; i++,temp++) {
			s->data[i] = *temp;
		}
	}
}

void printString(String* s) {
	for (int i = 0; i < s->len; i++) {
		printf(i == 0 ? "%c" : "->%c", s->data[i]);
	}
	printf("\n");
}

void forceMatch(String* master, String* sub) {
	int i = 0;
	int j = 0;
	while (i < master->len && j < sub->len) {
		if (master->data[i] == sub->data[j]) {
			i++;
			j++;
		}
		else {
			i = i - j + 1;
			j = 0;
		}
	}
	if (j == sub->len) {
		printf("force match success.\n");
	}
	else {
		printf("force match fail.\n");
	}
}


int main() {
	String* s = initString();
	String* s1 = initString();
	stringAssign(s, "ababad");
	stringAssign(s1, "bad");
	printString(s);
	forceMatch(s, s1);
	return 0;
}

二、KMP算法

kmp算法，主串指针没有回溯，并且快速达到了匹配状态。

kmp是一种高效的模式匹配算法，它牺牲了一定的空间去保存next数组，提高了我们的匹配效率。kmp算法还能更加智能的移动字符串，让字符串达到匹配状态。

1、何为next数组？

是当该字符与主串发生不匹配之后，值对应索引的字符要移动到跟主串不匹配的字符对齐。

算法：公共前后缀        前面和后面一样的

对于一串字符        ABAB

从最后面的B开始(即ABA)：前缀为:A        AB        对应的后缀为：A        BA        公共为1

再到后面的A(即AB):为0

中间的B(即为A):为0

第一个A(无前值)：记为 -1

next值 = 公共前后缀 + 1；

所以ABAB的next数组为：0，1，1，2

2、KMP

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct String {
	char* data;
	int len;
}String;

String* initString() {
	String* s = (String*)malloc(sizeof(String));
	s->data = NULL;
	s->len = 0;
	return s;
}

void stringAssign(String* s, char* data) {
	if (s->data) {
		free(s->data);
	}
	int len = 0;
	char* temp = data;
	while (*temp) {
		len++;
		temp++;
	}
	if (len == 0) {
		s->data = NULL;
		s->len = 0;
	}
	else {
		temp = data;
		s->len = len;
		s->data = (char*)malloc(sizeof(char) * (len + 1));
		for (int i = 0; i < len; i++,temp++) {
			s->data[i] = *temp;
		}
	}
}

void printString(String* s) {
	for (int i = 0; i < s->len; i++) {
		printf(i == 0 ? "%c" : "->%c", s->data[i]);
	}
	printf("\n");
}

int* getNext(String* s) {
	int* next = (int*)malloc(sizeof(int) * s->len);
	int i = 0;
	int j = -1;
	next[i] = j;
	while (i < s->len) {
        //这里-1好像更规范，但我不能理解i = len-1时，他出来了，怎么继续写入next = len-1的情况
		if (j == -1 || s->data[i] == s->data[j]) {
			i++;
			j++;
			next[i] = j; 
		}
		else {
			j = next[j];
		}
	}
	return next;
}

void printNext(int* next, int len) {
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		printf(i == 0 ? "%d" : "->%d", next[i] + 1);
	}
	printf("\n");
}

void kmpMatch(String* master, String* sub,int* next) {
	int i = 0;
	int j = 0;
	while (i < master->len && j < sub->len) {
		if (j == -1 || master->data[i] == sub->data[j]) {
			i++;
			j++;
		}
		else {
			j = next[j];
		}
	}
		if (j == sub->len) {
			printf("kmp match success.\n");
		}
		else {
			printf("kmp match fail.\n");
		}
}

int main() {
	String* s = initString();
	String* s1 = initString();
	stringAssign(s, "abddabde");
	stringAssign(s1, "abde");
	int* next = getNext(s1);
	printNext(next, s1->len);
	kmpMatch(s, s1, next);
	return 0;
}

这里我解释下吧：

总之：理解大于代码（安慰我自己的）

三、堆串和块链串

1、堆串

就是给每个字符串分配其长度空间，并进行空间的更改，记录其长度len，进行其他操作

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define false 0
#define true 1
typedef struct {
	char* ch;    //字符数组，若是非空则指向起始地址，若为空则NULL 
	int len;   //长度 
}HString;
//初始化
int HInit(HString* s) {
	s->ch = NULL;
	s->len = 0;
}
//串赋值
int HStrAssign(HString* s, const char* chars) {
	int i = 0;
	while (chars[i] != '\0') {    //确定串长 
		i++;
	}
	s->len = i;
	if (s->ch != NULL) {
		free(s);
	}
	else {
		s->ch = (char*)malloc((s->len + 1) * sizeof(char));//0号单元不用
		if (s == NULL) {
			printf("空间申请失败！");
			return false;
		}
		for (i = 1; i <= s->len; i++) {   //依次赋值 
			s->ch[i] = chars[i - 1];
		}
	}
}
//串遍历
int HSbianli(HString* s) {
	if (s->len == 0) {
		printf("串空！");
		return false;
	}
	else {
		int i;
		for (i = 1; i <= s->len; i++) {
			printf("%c", s->ch[i]);
		}
		return true;
	}
}
//串插入
int HStrInsert(HString* s, int pos, const HString t) {
	if (pos<1 || pos>s->len) {
		printf("位置不合法！");
		return false;
	}
	char* temp;
	temp = (char*)malloc((s->len + t.len + 1) * sizeof(char));
	int i;
	for (i = 1; i < pos; i++) {    //将s串pos之前(不含pos)的字符赋给temp 
		temp[i] = s->ch[i];
	}
	for (i = pos; i < pos + t.len; i++) {   //将t串的元素赋给s 
		temp[i] = t.ch[i - pos + 1];
	}
	for (i = 0; i <= s->len - pos; i++) {
		temp[pos + t.len + i] = s->ch[i + pos];
	}
	free(s->ch);
	s->ch = temp;
	s->len = s->len + t.len;
	return true;
}
//串删除
int HStrDelete(HString* s, int pos, int len) {
	if (s->len == 0) {
		printf("串空！");
		return false;
	}
	else if (len >= s->len) {
		printf("非法位置！");
		return false;
	}
	else {
		for (int i = pos; i < s->len - pos; i++) {   //跨度为len的依次赋值 
			s->ch[i] = s->ch[i + len];
		}
		s->len = s->len - len;
		return true;
	}
}
//串连接
int HStrCon(HString* s, const HString t) {
	s->ch = (char*)realloc(s->ch, (s->len + t.len + 1) * sizeof(char));
	if (s == NULL) {
		printf("空间申请失败！");
		return false;
	}
	if (s->len == 0) {
		printf("串空!");
		return false;
	}
	else {
		for (int i = 1; i <= t.len; i++) {
			s->ch[i + s->len] = t.ch[i];
		}
		s->len = s->len + t.len;
		return true;
	}
}
//求字串
int HStrchild(HString* s, int pos, int len) {
	if (s->len == 0) {
		printf("串空！");
		return false;
	}
	else {
		for (int i = 0; i < len; i++) {
			printf("%c", s->ch[i + pos]);
		}
		return true;
	}
}

int main() {
	HString s;
	HString s1;
	HInit(&s);
	HInit(&s1);
	char a[] = { "aaaaa" };
	char b[] = { "bbb" };
	HStrAssign(&s, a);
	HStrAssign(&s1, b);
	printf("-----将aaaaa赋值给s，bbb赋值给s1-----\n");
	printf("此时串s为：");
	HSbianli(&s);
	printf("\n此时串s1为：");
	HSbianli(&s1);
	printf("\n将s1连接到s为：");
	HStrCon(&s, s1);
	HSbianli(&s);
	printf("\n将串s1插入到s串的第二个位置：");
	HStrInsert(&s, 2, s1);
	HSbianli(&s);
	printf("\n再将插入的s1串删除：");
	HStrDelete(&s, 2, 3);
	HSbianli(&s);
	printf("\ns1在第二个元素长度为2的子串为：");
	HStrchild(&s, 2, 2);
}

2、块链串

代码：

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MaxSize  3
typedef struct Chuck {
    char chars[MaxSize];
    struct Chuck* next;
    int count;
}Chuck;

typedef struct Node {
    Chuck* head, * tail;
    int length;
}*ChlNode, Node;

//初始化一个块链式串 
void initChuckLS(ChlNode* chlnode) {
    Chuck* chucks = (Chuck*)malloc(sizeof(Chuck));
    (*chlnode) = (ChlNode)malloc(sizeof(Node));
    chucks->next = NULL;
    chucks->count = 0;
    (*chlnode)->head = chucks;
    (*chlnode)->tail = chucks;
    (*chlnode)->length = 1;
}
//添加数据 	
void pushValue(char value, ChlNode chlnode) {
    if (chlnode->head == chlnode->tail) {
        chlnode->head->chars[chlnode->head->count] = value;
        ++chlnode->head->count;
    }
    else {
        chlnode->tail->chars[chlnode->tail->count] = value;
        ++chlnode->tail->count;
    }
    if (chlnode->head->count == MaxSize) {
        Chuck* chuck = (Chuck*)malloc(sizeof(Chuck));
        chuck->count = 0;
        chuck->next = NULL;
        chlnode->tail->next = chuck;
        chlnode->tail = chuck;
        ++chlnode->length;
    }
}
//打印块链串 
void printAll(ChlNode chlnode) {
    if (chlnode->head == chlnode->tail && chlnode->head->count == 0) {
        printf("空块链串");
        return;
    }
    else {
        int tmp;
        Chuck* tmpPort = chlnode->head;
        do {
            for (tmp = 0; tmp < tmpPort->count; ++tmp) {
                char value = tmpPort->chars[tmp];
                printf("%c ", value);
            }
            tmpPort = tmpPort->next;
        } while (tmpPort);
    }

}



int main() {
    ChlNode chlnode;
    initChuckLS(&chlnode);
    pushValue('I', chlnode);
    pushValue('L', chlnode);
    pushValue('O', chlnode);
    pushValue('V', chlnode);
    pushValue('E', chlnode);
    pushValue('Y', chlnode);
    pushValue('O', chlnode);
    pushValue('U', chlnode);
    printAll(chlnode);

    system("pause");
    return 0;
}

okok，扯点别的，现在2024.06.21，马上就要期末考了，能复习到哪是哪吧，我是转专业的，温馨提示：一定要多花时间，数学要好哈，离散还没开始复习捏，加油加油。

另外就是，我这个真的很草率，只是复习用的，别当真哈，能运行就行，嘿嘿！

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