数据结构学习笔记——串的基本知识(顺序存储结构实现串)
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了数据结构学习笔记——串的基本知识(顺序存储结构实现串)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
目录
- 一、串的基本知识
- 二、串的定义
- 三、串的初始化
- 四、判断串是否为空
- 五、串的建立
- 六、串的遍历输出
- 七、求串的长度
- 八、求串的子串
- 九、插入子串
- 十、删除子串
- 十一、连接子串
- 十二、比较子串
- 十三、串的模式匹配算法(KMP算法)
- 顺序存储结构实现串的完整代码
一、串的基本知识
- 串由
零个或多个字符
组成的有限序列,其数据元素就是字符,它是一种特殊的线性表,串的数据元素必须是单个字符。由任意多个连续的字符组成的子序列称为串的子串
,包含子串的串称为主串
,线性表是以单个元素进行相关操作,而串是以子串进行相关操作
的,在c语言中,通过以字符'\\0'
来表示串值的结束。
(一)空串和空格串
1、空串
串的长度等于0时的串称为空串
,空串是任意串的子串,任意串是自身的子串。
2、空格串
由一个或多个空格的特殊字符组成的串称为空格串
,其长度并不为0,而是串中空格字符的个数。
(二)最大子串个数
首先要知道空串是任意串的子串,任意串是自身的子串
,例如有一个字符串S=“ABCDEFGH”,其串的最大子串个数应该是8+7+6+5+4+3+2+1=36,另外再加上空串,即36+1=37,所以一个串的最大子串个数为n(n+1)/2+1,即8×9/2+1=37。
若串中含有重复数据元素,即最大子串个数=总子串个数-重复子串个数。
二、串的定义
字符串按存储可以分为:顺序存储、链接存储和堆分配存储(索引存储),另外存储方式也分为紧凑存储和非紧凑存储,紧凑存储的优点是空间利用率高但对串中字符处理的效率低,而非紧凑存储的优点是运算处理简单但空间利用率低。
(一)定长顺序存储
通过静态数组实现定长顺序存储,一组地址连续的存储单元存储串值的字符序列,其中每个串都被分配一个固定长度的ch[MAXLEN]数组。
#include<stdio.h>
#define MAXLEN 255
typedef struct
char ch[MAXLEN]; //为每个串分配一个固定长度的数组
int length; //串的实际长度
SString;
例如,顺序存储,例如串S=”sjjg”,其中从S.ch[0]开始存放串,最后以字符’\\0’来表示串值的结束,如下图:
(二)动态存储
1、链式存储
对不确定长度的串进行存储时,就要用到动态存储方式,这里可以采用链式存储,链式存储串中,每个结点有两个域,分为数据域(data)和指针域(next),数据域由于存放串的各字符,指针域用于存放后继结点的地址。
使用链式存储的优点是插入、删除运算方便,但缺点是存储、检索效率低,其空间利用率低。
2、堆分配存储
与定长顺序存储一样,也是采用一组地址连续的存储单元来存放串值的字符序列,但堆分配存储的存储空间是动态分配的,通过malloc()和free()函数来完成动态存储的分配和释放。
- 分配成功时,返回一个指向起始地址的指针*ch作为串的基地址,它
指向动态分配存储区首地址的字符指针
,若分配失败则返回NULL。
//堆分配存储的定义
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct
char *ch; //指向串的基地址 ,即指向动态分配存储区首地址的字符指针
int length; //串的实际长度
HString;
HString S;
S.ch=(char *)malloc(MAXLEN*sizeof(char)); //malloc动态分配
S.length=0; //初始化length串长度
注:以下操作均由定长顺序存储方式实现。
三、串的初始化
/*初始化串S*/
void InitString(SString &S)
S.length = 0;
四、判断串是否为空
/*判断串S是否为空*/
bool EmptyString(SString &S)
if (S.length == 0)
return false;
else
return true;
五、串的建立
串的建立中,通过从键盘读入一个字符串并赋给S,如下代码:
/*串的建立*/
void CreateString(SString &S)
printf("请输入一个字符串:\\n");
scanf("%s",&S.ch);
六、串的遍历输出
/*串的遍历输出*/
void PrintString(SString S)
for(int i=0; i<S.length; i++)
printf("%c ", S.ch[i]);
七、求串的长度
通过while()循环,每次读取一个字符然后S.length++,最后得到串的长度,如下代码:
/*求串的长度*/
bool LengthString(SString &S)
if(S.ch[0]=='\\0')
return false; //空串报错
while(S.ch[S.length]!='\\0')
S.length++;
printf("该串的长度为:%d\\n",S.length);
return true;
八、求串的子串
求子串的操作是从串S的第某位起,length为相关长度的子串S1,也就是截取串S的部分,首先要判断求的子串的相关参数是否正确合法,然后通过循环依次将串S的相应内容赋值给新串(子串)中 ,代码如下:
/*求子串*/
//求串S的第pos位置开始,长度为length的子串,并将其存入到串Sub中
int SubString(SString &S,SString &Sub,int pos,int length)
if(pos<1||pos>S.length||length<1||length>S.length-pos+1)
return false; //以上情况报错
else
for(int i=0; i<length; i++)
Sub.ch[i]=S.ch[pos+i-1]; //依次将串S的相应内容赋值给新串(子串)中
Sub.length=length; //新串(子串)的长度
return true;
例已知串S“ABCDEFGH”,求串S从第2位起,长度为4的子串子串,并将其存入到串S1中,最后输出串S1。
代码如下:
#include<stdio.h>
#define MAXLEN 255
typedef struct
char ch[MAXLEN]; //为每个串分配一个固定长度的数组
int length; //串的实际长度
SString;
/*初始化*/
void InitString(SString &S)
S.length = 0;
/*求串的长度*/
bool LengthString(SString &S)
if(S.ch[0]=='\\0')
return false; //空串报错
while(S.ch[S.length]!='\\0')
S.length++;
printf("该串的长度为:%d\\n",S.length);
return true;
/*串的建立*/
void CreateString(SString &S)
printf("请输入一个字符串:\\n");
scanf("%s",&S.ch);
/*串的遍历输出*/
void PrintString(SString S)
for(int i=0; i<S.length; i++)
printf("%c ", S.ch[i]);
/*求子串*/
//求串S的第pos位置开始,长度为length的子串,并将其存入到串Sub中
int SubString(SString &S,SString &Sub,int pos,int length)
if(pos<1||pos>S.length||length<1||length>S.length-pos+1)
return false; //以上情况报错
else
for(int i=0; i<length; i++)
Sub.ch[i]=S.ch[pos+i-1]; //依次将串S的相应内容赋值给新串(子串)中
Sub.length=length; //新串(子串)的长度
return true;
/*主函数*/
int main()
int pos,length;
SString S,S1;
InitString(S); //初始化
CreateString(S); //串的创建
LengthString(S); //求串的长度
PrintString(S); //遍历串
printf("\\n");
printf("请输入从串的第几个字符开始求子串pos以及要取出的子串长度length:\\n");
scanf("%d %d",&pos,&length);
SubString(S,S1,pos,length);
LengthString(S1);
PrintString(S1);
运行结果如下:
九、插入子串
插入子串的操作是在串S的第i个位置进行插入,插入子串S1,首先也是要判断插入的位置是否合法(要注意插入后两个串的长度相加之和是否超过存储空间长度),将从第i位开始的字符都向后移动S1串长度,然后通过循环依次将子串S1插入到串S的第i位开始的依次位置处,最后再修改串S的长度,并在新串S的末尾加上字符串结束标志“\\0”,代码如下:
/*插入子串*/
bool InsertString(SString &S,SString &S1,int i)
int n;
if(i>S.length+1||S.length+S1.length>MAXLEN) //报错
return false;
else
for(n=S.length-1; n>=i-1; n--) //从第i位开始的字符都向后移动S1串长度
S.ch[S1.length+n]=S.ch[n];
for(n=0; n<S1.length; n++) //将子串S1依次插入到串S的第i位开始的依次位置处
S.ch[i+n-1]=S1.ch[n];
S.length=S.length+S1.length; //修改串S的长度
S.ch[S.length]='\\0'; //加上字符串结束标志\\0
return true;
例已知串S“aaaaaa”和串S1“bbb”,将串S1插入至串S的第二位,最后输出串S。
代码如下:
#include<stdio.h>
#define MAXLEN 255
typedef struct
char ch[MAXLEN]; //为每个串分配一个固定长度的数组
int length; //串的实际长度
SString;
/*初始化*/
void InitString(SString &S)
S.length = 0;
/*求串的长度*/
bool LengthString(SString &S)
if(S.ch[0]=='\\0')
return false; //空串
while(S.ch[S.length]!='\\0')
S.length++;
printf("该串的长度为:%d\\n",S.length);
return true;
/*串的建立*/
void CreateString(SString &S)
printf("请输入一个字符串:\\n");
scanf("%s",&S.ch);
/*串的遍历输出*/
void PrintString(SString S)
for(int i=0; i<S.length; i++)
printf("%c ", S.ch[i]);
/*插入子串*/
bool InsertString(SString &S,SString &S1,int i)
int n;
if(i>S.length+1||S.length+S1.length>MAXLEN) //报错
return false;
else
for(n=S.length-1; n>=i-1; n--) //从第i位开始的字符都向后移动S1串长度
S.ch[S1.length+n]=S.ch[n];
for(n=0; n<S1.length; n++) //将子串S1依次插入到串S的第i位开始的依次位置处
S.ch[i+n-1]=S1.ch[n];
S.length=S.length+S1.length; //修改串S的长度
S.ch[S.length]='\\0'; //加上字符串结束标志\\0
return true;
/*主函数*/
int main()
int i;
SString S,S1;
printf("请输入串S!");
InitString(S); //初始化
CreateString(S); //串S的创建
printf("请输入要插入的子串S1!");
InitString(S1); //初始化
CreateString(S1); //串S1的创建
LengthString(S);
PrintString(S);
printf("\\n");
LengthString(S1);
PrintString(S1);
printf("\\n");
printf("请输入从串的第几个字符插入子串i:");
scanf("%d",&i);
InsertString(S,S1,i); //插入子串
printf("插入子串后的串S的长度,");
LengthString(S);
PrintString(S);
运行结果如下:
十、删除子串
删除子串的操作也就是删除从串S的某一位置起连续的字符,首先要判断删除的位置以及删除的串长度是否正确合法,否则报错,将第i+j-1位的字符向前移动到第i位依次移动字符,最后再修改串S的长度,并在新串S的末尾加上字符串结束标志“\\0”,例如删除第2位长度为4的字符,串S总长度为8,删除后原先第5位的字符向前移动到第2位上,原先第6位的字符向前移动到第3位上,……,代码如下:
/*删除子串*/
bool DeleteString(SString &S,int i,int j)
if(i+j-1>S.length) //所删除的子串超过串S长度,则报错
return false;
else
for(int n=i+j-1; n<S.length; n++,i++)
S.ch[i-1]=S.ch[n]; //从串的第i位删除长度为j多个字符
S.length=S.length-j; //修改串S的长度
S.ch[S.length]='\\0'; //加上字符串结束标志\\0
return true;
例已知串S“ABCDEFGHIJK”,删除串S中从第2位起,长度为6的子串,最后输出串S。
代码如下:
#include<stdio.h>
#define MAXLEN 255
typedef struct
char ch[MAXLEN]; //为每个串分配一个固定长度的数组
int length; //串的实际长度
SString;
/*初始化*/
void InitString(SString &S)
S.length = 0;
/*求串的长度*/
bool LengthString(SString &S)
if(S.ch[0]=='\\0')
return false; //空串
while(S.ch[S.length]!='\\0')
S.length++;
printf("该串的长度为:%d\\n",S.length);
return true;
/*串的建立*/
void CreateString(SString &S)
printf("请输入一个字符串:\\n");
scanf("%s",&S.ch);
/*串的遍历输出*/
void PrintString(SString S)
for(int i=0; i<S.length; i++)
printf("%c ", S.ch[i]);
/*删除子串*/
bool DeleteString(SString &S,int i,int j)
if(i+j-1>S.length) //所删除的子串
return false;
else
for(int n=i+j-1; n<S.length; n++,i++)
S.ch[i-1]=S.ch[n]; //从串的第i位删除长度为j多个字符
S.length=S.length-j; //修改串S的长度
S.ch[S.length]='\\0'; //加上字符串结束标志\\0
return true;
/*主函数*/
int main()
int i,j;
SString S;
InitString(S); //初始化
CreateString(S); //串的创建
LengthString(S); //求串的长度
PrintString(S); //遍历串
printf("\\n");
printf("请输入从串的第几个字符开始删除位置i以及要删除的子串长度j:\\n");
scanf("%d %d",&i,&j);
DeleteString(S,i,j); //删除子串
LengthString(S);
PrintString(S);
运行结果如下:
十一、连接子串
连接子串,也就是将第二个串S2连接到第一个串S1的后,最后形成一个新串S,首先要判断连接成功后的总长度是否预定的存储空间长度,若成功则形成串S,修改串S1的长度并设字符串结束标志;若连接后的串S大于预定的存储空间长度,则多余的部分字符序列将会被舍弃,代码如下:
/*连接子串*/
bool ConnectString(SString &S,SString &S1)
int i;
if(S.length==MAXLEN) //当串S的长度等于预先设定的存储空间长度MAXLEN则报错
return false;
if(S.length+S1.length<=MAXLEN) //连接后,串S的长度小于定的存储空间长度MAXLEN
for(i=S.length; i<S.length+S1数据结构与算法学习笔记 串,数组和广义表
数据结构学习笔记——队列的基本知识和顺序存储结构实现队列(顺序队列)