C语言数据结构与算法--------串全面总结

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C语言数据结构与算法--------串全面总结相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

目录

一、基本概念

二、串的类型

1.定长顺序串

2.堆串

3.块链串

三、模式匹配

四、总结与提高

String函数：

五、附录：

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

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);

2.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;

3.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

五、附录：

几道经典的题目链接：1.无重复的最长子串

                                    2.最长回文串

                                    3.模式匹配

                                    4.回文串

                                    5.最长回文子序列

以上是关于C语言数据结构与算法--------串全面总结的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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C语言数据结构与算法-----树和二叉树全面总结（上）

C语言数据结构与算法----树和二叉树全面总结（中）

《数据结构（C语言版）》之“串的模式匹配算法”

数据结构与算法————二叉树全面总结