图解数据结构串全面总结

Posted 2022-05-05 知心宝贝

 一、基本概念

• 串（string）:由0个或多个字符组成的有序序列，称为字符串，记为s=abcdefg 其中s是字符串的名字，a b c称为串的值，可以是字母、数字或者字符

• 串长度：串中元素个数

• 空串：不含任何字符的串，串长度为0

• 子串：主串中任意连续字符组成的字符串

• 串s1、s2相等的条件：

  1. s1、s2长度相等
  2. s1、s2对应位置的元素处处相等

二、串的类型

1.定长顺序串

定义：用一组地址连续的存储单元存储串值的字符序列，类似于线性表的顺序存储结构。

静态存储分布代码实现：

#define MAXLEN 30 // 用户可在255以内定义最大串长    
typedef struct 

    char ch[MAXLEN]；
    int len；
 SString ;

动态演示：

• 其实就是依次插入

2.基本算法

串插入：

 int StrInsert(SString *s, int pos, SString t)
 /*在串s中下标为pos的字符之前插入串t */
   int i;
    if (pos<0 || pos>s->len)   /*插入位置不合法*/
        return 0; 
    if (s->len + t.len<=MAXLEN) /*插入后串长≤MAXLEN*/
    
        for (i=s->len + t.len-1;i>=t.len + pos;i--)
            s->ch[i]=s->ch[i-t.len]; //将插入位置现有字符后移
        for (i=0;i<t.len;i++) 
            s->ch[i+pos]=t.ch[i];   //在空出的位置逐个插入字符串
        s->len=s->len+t.len;
       
 else
             if (pos+t.len<=MAXLEN) 
              /*插入后串长>MAXLEN,但串t的字符序列可以全部插入*/
        
            for (i=MAXLEN-1;i>t.len+pos-1;i--) 
                s->ch[i]=s->ch[i-t.len]; //将插入位置现有字符后移
            for (i=0;i<t.len;i++)
                s->ch[i+pos]=t.ch[i]; //在空出的位置逐个插入字符串
            s->len=MAXLEN;
        
        else /*插入后串长>MAXLEN,并且串t的部分字符也要舍弃*/
           for (i=0;i<MAXLEN-pos;i++)
                s->ch[i+pos]=t.ch[i];
            s->len=MAXLEN;
        
        return 1;
    
 

串删除：

 int StrDelete(SString *s, int pos, int len)
 /*在串s中删除从下标pos起len个字符*/
  
    int i;
    if (pos<0 || pos>(s->len-len))  /*删除参数不合法*/
        return 0; 
    for (i=pos+len;i<s->len;i++)
        s->ch[i-len]=s->ch[i];   /*从pos+len开始至串尾依次向前移动，实现删除len个字符*/
    s->len=s->len - len;    /*s串长减len*/
    return 1;
 

串复制：

 void StrCopy(SString *s, SString t)
 /*将串t的值复制到串s中*/
  
    int i;
    for (i=0;i<t.len;i++)
        s->ch[i]=t.ch[i];
    s->len=t.len;
 

串比较：

 int StrCompare(SString s, SString t)
 /*若串s和t相等则返回0；若s>t则返回正数；若s<t则返回负数*/
  
    int i;
    for (i=0;i<s.len&&i<t.len;i++)
        if (s.ch[i]!=t.ch[i]) 
            return(s.ch[i] - t.ch[i]);   //按字符的字典顺序比较
    return(s.len - t.len);
 

串连接：

 int StrCat(SString *s, SString t)
 /*将串连接在串s的后面*/
   int i, flag;
    if (s->len + t.len<=MAXLEN) 
                    /*连接后串长小于MAXLEN*/
     
        for (i=s->len; i<s->len + t.len; i++)
            s->ch[i]=t.ch[i-s->len]; //t的下标从0开始
        s->len+=t.len;
        flag=1;
    
    else 
     
         if (s->len<MAXLEN)  
        /*连接后串长大于MAXLEN，但串s的长度小于MAXLEN，即连接后串t的部分字符序列被舍弃*/
         
            for (i=s->len;i<MAXLEN;i++)
                s->ch[i]=t.ch[i-s->len];
            s->len=MAXLEN;
            flag=0;
        
        else 
            flag=0;  /* 串s的长度等于MAXLEN ,串t不被连接*/
    return flag;
     

求子串：

 int SubString(SString *sub, SString s, int pos, int len) 
 /*将串s中下标pos起len个字符复制到sub中*/
   int i;
        if (pos<0 || pos>s.len || len<1 || len>s.len-pos) //位置或长度不合法时
        
        sub->len=0;
        return 0; 
    
    else 
    
            for (i=0; i<len; i++)
        sub->ch[i]=s.ch[i+pos];

             sub->len=len;
             return 1;
    
 

3.堆串

• 堆：自由存储区域，malloc()实现
• 以一组地址连续的存储单元存储串值的字符序列，在程序执行过程中由动态分配而得到

代码：

typedef struct   
      char *ch; // 若非空串则按串长分配存储区,否则为NULL
      int length;// 串长度
 HString;

4.块链串

• 定义：与链表类似，但每一个结点可以存放多个字符，结尾增加尾指针

代码实现：

#define BLOCK_SIZE 4 // 可由用户定义的块大小   
typedef struct Block
  
     char ch[BLOCK_SIZE];
     struct Block *next;
 Block;

三、模式匹配

• 定义：求解子串首次在主串中出现的位置
• 模式匹配也称为子串的定位操作，用函数StrIndex(S,pos,T)实现，T被称为模式串。

代码：

int StrIndex(SString s,int pos, SString t) 
/*求从主串s的下标pos起，串t第一次出现的位置，成功返回位置序号，不成功返回-1*/
   int i, j, start;
    if (t.len==0)  return(0);   /* 模式串为空串时，是任意串的匹配串 */
    start=pos; i=start; j=0;  /* 主串从pos开始，模式串从头（0）开始 */
    while (i<s.len && j<t.len)
        if (s.ch[i]==t.ch[j]) 
            i++;   j++;       /* 当前对应字符相等时推进 */
        else 
           start++;        /* 当前对应字符不等时回溯 */
             i=start;    j=0;   /* 主串从start+1开始，模式串从头（0）开始*/
         
        if (j>=t.len) 
            return(start);    /* 匹配成功时，返回匹配起始位置 */
        else 
            return(-1);    /* 匹配不成功时，返回-1 */

演示图：

解析：

• 设置两个指针i和k,输入目标串Hello World!,模式串orl
• 如果i指向的值和模式串首个元素不一致，则指针i j同时向后移动
• 如果i指向的值和模式串首个元素一致，则只是指针j向后移动
• 如果j指向的元素和模式串后续元素一致，继续移动，直到查找完成
• 如果j指向的元素和模式串后续元素不一致，指针i到k的位置，继续开始

四、总结与提高

在C++中，C++ 标准库提供了 string 类类型，支持上述所有的操作，另外还增加了其他更多的功能。

编程时加入头文件：

#include<string>//或者万能头文件#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

String函数：

用string定义s类（定义什么都可以，只要把s变成定义的字母就可以调用C++中的函数）,具体使用方法为：

函数	用法
常见操作
s.resize(10)	设置字符串长度为10
string s("ABC")	构造字符串s的值为ABC
s.empty()	判断字符串是否为空
s.length()或者s.size()	求解字符串长度
s.begin()	开始值
s.end()	结尾值
查找（查找成功返回元素位置，失败返回-1）
s.find(A)	查找字符A
s.find("ABC")	查找字符串ABC
s.find(A,2)	从位置2开始查找字符A
s.find("ABCD",1,2)	从位置1开始，查找ABCD的前两个字符
s.rfind()	从字符串尾部开始查找
插入
s.insert(2,3,A)	在下标为2的地方添加三个A
s.insert(2,"ABC")	在下标为2的地方添加字符串ABC
s.insert(2,"ABC",1)	在下标为2的地方添加ABC中的一个
s.insert(2,"ABCD", 2，2)	在下标为2的地方从字符串ABCD中位置2开始的2个字符
s.push_back(A)	在尾部添加字符A
替换
s.replace(2,4,"ABCD")	从下标2的位置，替换4个字符为 "ABCD"
删除
s.erase(2)	删除下标2以后的全部元素
s.erase(2,1)	删除下标2以后的第一个元素
翻转
reverse(s.begin(),s.end())	翻转所有字符串，即逆序输出
复制
s1=s.substring(2)	提取字符串s从2到尾部赋值给s1
s1=s.substring(2,3)	提取字符串s从2开始三个字符赋值给s1
const char*s1=s.data()	将string类转为字符串数组
s.copy(s1,2,3)	将s中从第3个位置拷贝2个字符到s1中
比较(假设原字符串为ABCD)
s.compare("ABCD")	相等返回0，大于原字符串返回1,小于返回-1
清空
s.assign("ABC")	清空字符串，并置为ABC
s.assign("ABC",2)	清空字符串，并置为ABC的前2个字符AB
s.assign("ABC",2，1)	清空字符串，并置为ABC的从2开始的1个字符
s.assign(5，‘A’)	清空字符串，并置为5个A
s.clear()	清空字符串所有字符

文档的具体内容可以参考：C++标准官方文档