数据结构8_串类型的定义表示和实现

Posted 2021-02-09 grooovvve

串类型的定义

串是由零个或多个字符组成的有限序列。

串中字符的数目n称为串的长度。零个字符的串称为空串。

串中任意个连续的字符组成的子序列称为该串的子串。

包含子串的串相应地称为主串。通常称字符在序列中的序号为该字符在串中的位置。

 

串值必须用一对单引号括起来。单引号本身不属于串，它的作用只是为了避免与变量名或数的常量混淆而已。

 

例如 x=’123’； x是一个串变量名，字符序列123是其值。

 

由一个或多个空格组成的串’’称为空格串（注意不是空串）。

 

串的逻辑结构和线性表极为相似，区别仅在于串的数据对象约束为字符集。

串的基本操作和线性表有很大差别。

串的基本操作中，通常以“串的整体”作为操作对象。

串的表示和实现

在多数非数值处理的程序中，串也以变量的形式出现。串有3种机内表示方法。

存储结构不同，操作也就不同；

定长顺序存储表示

类似于线性表的顺序存储结构，用一组地址连续的存储单元存储串值的字符序列。

在串的定长顺序存储结构中，按照预定义的大小，为每个定义的串变量分配一个固定长度的存储区。

串的实际长度可在这预定义长度的范围内随意，超过预定义长度的串值则被舍去，称之为“截断”。（预定义串最大长度有个弊病，就是在进行串联接时可能产生截断的情况。克服该问题的方法就是动态分配串值的存储空间。）

以下标为0的数组分量存放串的实际长度。

在串后面加上一个不计入串长的结束标记字符：C语言中以“”表示串值的终结。串长为隐含值。

在这种存储结构中如何实现串的操作：1）串联接，2）求子串

 

顺序存储结构中，串操作的原操作为“字符序列的复制”。

操作的时间复杂度取决于字符序列的长度。

另一个操作特点：如果在操作中出现串值序列的长度超过上界，约定用截尾法处理。这种弊病在求联接串时可能发生，在串的其他操作中，如插入，置换等也可能发生。克服这种弊病的方法就是不限定串长的最大长度。

 

堆分配存储表示

在C语言中，存在一个称之为“堆”的自由存储区。并由C语言动态分配函数malloc()和free()来管理。利用函数malloc()为每个新产生的串分配一块实际串长所需的存储空间。

堆是内存中的一块特定存储区域，用于在程序运行过程中动态分配存储空间。

若分配成功，则返回一个指向起始地址的指针，做为串的基址。

同时为了以后处理方便，约定串长也作为存储结构的一部分。

 

串的堆分配存储表示

typedef struct

{

       char  *ch;

       int   length;

}HString;

 

这种存储结构表示时的串操作仍是基于“字符序列的复制”进行的。

串复制操作StrCopy(&T,S)：若串T已存在，则先释放串T所占空间，当S不空时，首先为串T分配大小和串S长度相等的存储空间。然后将串S的值复制到串T中。

串插入操作StrInsert(&S, pos, T)：将串S重新分配大小等于串S和串T长度之和的存储空间，然后进行串值复制。

 

堆分配存储结构的串既有顺序存储结构的特点，处理方便。操作中对串长又没有任何限制，更显灵活。

串的块链存储表示

当以链表存储串值时，除头指针外还可以附设一个尾指针指示链表中的最后一个结点，并给出当前串的长度。设尾指针的目的是为了便于进行联结操作，但应注意联结时需处理第一个串尾的无效字符。如此定义的串存储结构称为块链结构。块的大小根据需要选择。块太大的化，处理不灵活。块太小则存储密度小。总体来说这种存储结构不如前两种灵活方便。占用存储空间大而且操作复杂。只有在联结操作时有一定方便之处。