6-4 查找子串（20 分）

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#C语言 #PTA

这篇博客介绍如何在C语言中实现一个简单的字符串查找函数，该函数用于在主字符串中寻找指定子串，并返回子串的起始位置。如果未找到，函数返回NULL。文章包含函数接口定义和裁判测试程序的样例。

6-4 查找子串（20 分）

本题要求实现一个字符串查找的简单函数。

函数接口定义：

char *search( char *s, char *t );

函数search在字符串s中查找子串t，返回子串t在s中的首地址。若未找到，则返回NULL。

裁判测试程序样例：

#include <stdio.h>
#define MAXS 30

char *search(char *s, char *t);
void ReadString( char s[] ); /* 裁判提供，细节不表 */

int main()
{
    char s[MAXS], t[MAXS], *pos;

    ReadString(s);
    ReadString(t);
    pos = search(s, t);
    if ( pos != NULL )
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6-2 查找子串 分数 20 作者 张泳 单位 浙大城市学院 本题要求实现一个字符串查找的简单函数。 函数接口定义： char *search( char *s, char *t ); 函数search在字符串s中查找子串t，返回子串t在s中的首地址。若未找到，则返回NULL。 裁判测试程序样例： #include <stdio.h> #define MAXS 30 char *search(char *s, char *t); void ReadString( char s[] ); /* 裁判提供，细节不表 */ int main() { char s[MAXS], t[MAXS], *pos; ReadString(s); ReadString(t); pos = search(s, t); if ( pos != NULL ) printf("%d\n", pos - s); else printf("-1\n"); return 0; } /* 你的代码将被嵌在这里 */ 输入样例1： The C Programming Language ram 输出样例1： 10 输入样例2： The C Programming Language bored 输出样例2： -1
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<think>题目要求实现一个字符串查找函数，返回子串t在s中首次出现的地址，若未找到则返回NULL。 我们可以使用暴力匹配算法（Brute Force）或者更高效的算法（如KMP），但考虑到简单性和题目要求，这里使用暴力匹配即可。 暴力匹配的思路：遍历字符串s的每个字符作为起始点，然后与t进行逐字符匹配，如果完全匹配则返回当前起始地址；如果遍历完s都没有找到，则返回NULL。 具体步骤： 1. 如果t是空字符串，根据约定，我们返回s（因为空串是任何字符串的子串，但题目没有明确，但通常返回s的起始位置）。但题目中裁判程序输入的是两个字符串，一般不会有空串，但为了安全，我们可以考虑：如果t为空，则返回s。 2. 遍历s中的每个字符，从当前位置开始，将s的当前字符与t的字符逐一比较。 3. 如果t的所有字符都匹配了，则返回当前s中的起始位置。 4. 如果中途有字符不匹配，则从s的下一个字符开始重新比较。 5. 如果直到s结束都没有找到，则返回NULL。 注意：在遍历s时，我们可以限制遍历范围，因为当s剩余的长度小于t的长度时，肯定不匹配，可以提前结束。 实现代码： char *search(char *s, char *t) { if (t[0] == '\0') // 如果t是空串，返回s（题目可能不会出现，但安全起见） return s; int i, j; for (i = 0; s[i] != '\0'; i++) { int k = i; j = 0; // 在s[i]开始的子串与t比较 while (s[k] != '\0' && t[j] != '\0' && s[k] == t[j]) { k++; j++; } // 如果t被完全匹配了，即t[j]=='\0' if (t[j] == '\0') return s + i; // 返回从位置i开始的地址 } return NULL; // 未找到 } 但是，上面的代码在每次匹配失败后，i会递增，然后重新从t的开头开始匹配。这是一种暴力匹配，时间复杂度为O(n*m)，其中n和m分别是s和t的长度。 另一种写法（使用指针）： char *search(char *s, char *t) { if (*t == '\0') return s; // 空子串返回s的首地址 char *p, *q, *cur; for (cur = s; *cur != '\0'; cur++) { p = cur; q = t; while (*p && *q && *p == *q) { p++; q++; } if (*q == '\0') // 匹配到t的结尾，说明找到了 return cur; } return NULL; } 我们选择指针版本，因为它更符合C语言的风格。 但是，我们还需要考虑效率问题。如果字符串很长，暴力匹配效率较低，但题目没有要求效率，且字符串最大长度为30（由MAXS定义），所以暴力匹配足够。 因此，我们采用指针版本。 测试用例： 输入样例1：s="The C Programming Language", t="ram" -> 返回指向s中第10个字符（从0开始计数）的地址，即输出10（因为pos-s=10）。 输入样例2：s="The C Programming Language", t="bored" -> 返回NULL，输出-1。 注意：字符串中空格也是字符。 让我们手动计算样例1：字符串s中，第一个字符'T'是0，然后依次...，子串"ram"出现在哪里？ 原字符串：The C Programming Language 索引位置：0:T, 1:h, 2:e, 3:空格, 4:C, 5:空格, 6:P, 7:r, 8:o, 9:g, 10:r, 11:a, 12:m, ... 注意，题目要求返回的是子串首地址，对于"ram"来说，首字符'r'在s中的位置是索引10（因为从0开始数，第一个字符是0，第二个是1，...，第11个字符是索引10）。 为什么是10？因为"Programming"中的"ram"是从第10个索引（从0开始）开始的： P(6), r(7), o(8), g(9), r(10), a(11), m(12), ... 但是注意，样例输出是10，而子串"ram"中的第一个字符'r'确实在位置10（因为上面列出的第7个字符是'r'，但那是第一个'r'，而我们要找的是"ram"，所以是第二个'r'，在索引10处）。 然而，在字符串中查找子串"ram"： 第一次出现：在"Programming"中，从索引10开始（即第二个'r'开始）的"ram"：s[10]='r', s[11]='a', s[12]='m'。 所以返回的地址是s+10，然后主函数中输出pos-s，即10，符合样例。 因此，代码正确。 下面给出最终代码： </think> ### 实现字符串查找子串函数 以下是符合题目要求的 `search` 函数实现： ```c char *search(char *s, char *t) { // 处理空子串的特殊情况 if (*t == '\0') return s; char *p; while (*s != '\0') { p = t; // 每次从子串开头开始匹配 char *cur = s; // 记录当前匹配起始位置 // 逐个字符比较 while (*cur != '\0' && *p != '\0' && *cur == *p) { cur++; p++; } // 如果子串全部匹配完成 if (*p == '\0') { return s; // 返回当前起始地址 } s++; // 移动到下一个起始位置 } return NULL; // 未找到子串 } ``` ### 实现原理和关键点解释 1. **空子串处理**： - 如果子串 `t` 是空字符串（`*t == '\0'`），函数返回 `s` 的起始地址 - 根据C语言惯例，空串被视为所有字符串的子串 2. **双重循环匹配**： - **外层循环**：遍历源字符串 `s` 的每个字符作为匹配起点 - **内层循环**：从当前位置开始，逐个字符比较 `s` 和 `t` 的内容 - **cur指针**：记录当前匹配位置，避免修改外层循环的 `s` 指针 3. **匹配成功条件**： - 当 `*p == '\0'` 时，说明子串 `t` 的所有字符都已匹配 - 此时返回当前起始地址 `s` 4. **未找到处理**： - 当外层循环结束仍未找到匹配，返回 `NULL` 5. **时间复杂度**： - 最坏情况：O(n*m)（n和m分别是s和t的长度） - 最佳情况：O(1)（子串在开头匹配） ### 测试用例验证 - **样例1**： `s = "The C Programming Language", t = "ram"` 返回地址 `s + 10` → 输出 `10` - **样例2**： `s = "The C Programming Language", t = "bored"` 返回 `NULL` → 输出 `-1` - **边界测试**： `s = "abc", t = ""` → 返回 `s`（地址差为0） `s = "abc", t = "abcd"` → 返回 `NULL` `s = "aaa", t = "aa"` → 返回 `s`（首个匹配位置） ### 常见错误分析 1. **未处理空子串**：导致无限循环或错误结果 2. **指针修改错误**：内层循环修改了外层循环的 `s` 指针 3. **边界条件缺失**：未考虑源字符串提前结束的情况 4. **返回值错误**：返回匹配结束位置而非起始位置 --- ###
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