c数据结构—————串

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1.串相关知识

1.1串的定义：

由零个或多个字符组成的有序序列:’abcdef’

1. 2串的长度:串中字符的数目称为串的长度

1.3空串：’’ ‘ ’空格串

1.4子串：子串包含空串和串本身，

如 ab 的子串：a、b、ab 和一个空子串共 4 个

1.5子串在主串中的位置：

比如：a,b,c,d 为以下的 4 个串
a=‘yang’; b=‘chao’; c=‘yangchao’; d=‘yang caho’;首先他们的长度分别是
4，4，8，9；同时 a,b 都是 c 和 d 的子串。a 在 c 和 d 中的位置都为 0（第一个相同字符的位置）.而 b在 c 中的位置是4，在 d 中的位置是5.
对于串’abcd’来说，他的子串有’a’, ’b’, ’c’, ’d’, ‘ab’, ‘bc’, ‘cd’, ‘abc’, ’bcd’,
‘abcd’,‘’总共 11 个还有’’（空子串）
子串必须是连续的例如ad则不是

1.6、串相等：

只有当两个串的长度相等，并且各个对应位置的字符都相等时才相等。比如：串’abcdef’和’abcdef’就是相等。
但是上面的 4个串 a，b，c，d 彼此都不相等。

2.串的数据结构

2.1结构体的定义

#defineSIZE20
typedefstructStr
{
charelem[SIZE];
intlength;//在串里面没有'\0'一说当前有效数据个数
}Str;

2.2要实现的主要函数

voidStrAssign(Str*s,constchar*chars);//利用字符串初始化串
voidStrCpy(Str*s,Str*t);//将串 t 拷贝到 s
boolIsEmpty(Str*s);//判断串是否为空
intGetLength(Str*s);//求串的长度
voidClear(Str*s);//串清空
//从 s 里面的第 pos 位置提取长度为 len 的子串，放到 sub 里面
boolSubStr(Str*sub,Str*s,intpos,intlen);
boolInsert(Str*s,intpos,Str*t);//在 pos 位置插入 t
//在 s 里面查找子串 sub,从 pos 位置开始的第一个符合的，返回下标
intBF(Str*s,Str*sub,intpos);
boolDeletePos(Str*s,intpos,intlen);//从 pos 位置开始删除 len 个长度
boolDelete(Str*s,intpos,Str*t);//从 pos 位置开始删除子串 t;
boolReplace(Str*s,Str*t,Str*v,intpos);//用 v 替换从 pos 位置开始的第一个 t;
boolReplaceAll(Str*s,Str*t,Str*v);//将所有的 t 替换成 v
voidShow(Str*s);
voidDestroy(Str*s);

2.3实现

#include"Str.h"
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
void StrAssign(Str*s,const char*chars)//利用字符串初始化串
{
	assert(s!=NULL &&chars!=NULL );
	int len =strlen(chars);
	if(len>SIZE1 )
	{
		return;
	}
	int i=0;
	for(int i=0;i<len;i++)
	{
		s->elem [i]=chars [i];
		s->length ++;
	}
	s->length =len;
}
void StrCpy(Str*s,Str*t)//将串 t 拷贝到 s   ?
{
	assert(s!=NULL &&t!=NULL );
	if(s->length <t->length  )
	{
		return;
	}
	for(int i=0;i<t->length ;i++)
	{
		s->elem [i+s->length]=t->elem [i];
	}
	s->length +=t->length ;
}
bool IsEmpty(Str*s)
{
	return s->length ==0;
}
int GetLength(Str*s)//求串的长度
{
	return s->length ;
}
void Clear(Str*s)//串清空
{
	s->length =0;
}

bool SubStr(Str*sub,Str*s,int pos,int len)//从 s 里面的第 pos 位置提取长度为 len 的子串，放到 sub 里面
{
	if(pos<0 || len<0 || pos+len > s->length  )
	{
		return false;
	}
	for(int i=0;i<len;i++)
	{
		sub->elem [i]=s->elem [pos+i];
	}
	sub->length =len;
	return true;
}
bool Insert(Str*s,int pos,Str*t)//在 pos 位置插入 t
{
	int i=0;
	int lent=t->length ;
	int lens=s->length ;
	if(pos<0||lent+lens>SIZE1  )
	{
		return false;
	}
	for(int i = lens-1;i >= pos ;i--)
	{
		s->elem[i+lent] = s->elem[i];
	}
	for(int i=0;i<lent;i++)
	{
		s->elem [pos+i]=t->elem [i];
	}
	s->length +=t->length ;
	return true;
}
//在 s 里面查找子串 sub,从 pos 位置开始的第一个符合的，返回下标
int BF(Str*s,Str*sub,int pos)//朴素算法O(n*m)       n-主串长度m子串长度
{
	assert(s!=NULL && sub!=NULL );
	if(pos<0||pos>s->length )
	{
		return -1;
	}
	int i=pos;
	int j=0;
	int lenSub=GetLength (sub);
	int lens=s->length ;
	while(i<lens&&j<lenSub )//同时遍历两个串
	{
		if(s->elem [i]==sub->elem [j])
		{
			i++;
			j++;
		}
		else
		{
			i=i-j+1;
			j=0;
		}
	}
	if(j>=lenSub )
	{
		return  i-j ;
	}
	else
	{
		return -1;
	}
}

bool DeletePos(Str*s,int pos,int len)//从 pos 位置开始删除 len 个长度
{
	assert(s!=NULL );
	if(pos<0||pos+len>s->length )
	{
		return false;
	}
	for(int i=0;i<s->length -len;i++)
	{
		s->elem [i]=s->elem [i+len];
	}
	s->length -=len;
	return true;
}
bool Delete(Str*s,int pos,Str*t)//从 pos 位置开始删除子串 t;
{
	assert(s!=NULL );
	int index=BF (s,t,pos);
	if(index ==-1)
	{
		return false;
	}
	return DeletePos (s,index ,t->length );
}
bool Replace(Str*s,Str*t,Str*v,int pos)//用 v 替换从 pos 位置开始的第一个 t;
{
	//查找t
	//删除t，
	//插入v
	int index=BF (s,t,pos);
	if(index ==-1)
	{
		return false;
	}
	DeletePos(s,index,t->length );
	return Insert (s,index,v);
}
bool ReplaceAll(Str*s,Str*t,Str*v)//将所有的 t 替换成 v
{
	while(Replace (s,t,v,0));
	return true;
}
void Show(Str*s)
{
	for(int i=0;i<s->length ;i++)
	{
		printf("%c",s->elem [i]);
	}
	printf("\n");
}
int main()
{
	Str s={{'a'},{0}};
	Str t={{'a','b','c','d'},{4}};
	const char *chars="hello";
	StrAssign(&s,chars);
	Show(&s);

	StrCpy(&s,&t);//将串 t 拷贝到 s  s:-===helloabcd
	Show(&s);

	SubStr(&t,&s,3,2);//从 s 里面的第 pos 位置提取长度为 len 的子串，放到 sub 里面   t:lo
	Show(&t);

	Insert(&s,3,&t);//在 pos 位置插入 t   s:helloloabcd
	Show(&s);
	//Replace (&s,&t,&m,2);// v 替换从 pos 位置开始的第一个 t
	//Show(&s);


	ReplaceAll(&s,&t,&m,2);

	//int index=BF(&s,&sub,3);
	//printf("%d\n",index );
	
	//Str n;
	Str s;
	const char *chars="hello";
	StrAssign(&s,chars);
	Show(&s);

	return 0;

}

2.3.1用字符串实现BF算法（朴素算法）

int Bf(char*str,char*sub,int pos)
{
	int i=pos;
	int j=0;
	int lenSub=strlen(sub);
	int lens=strlen(str) ;
	assert(str!=NULL && sub!=NULL );
	if(pos<0||pos>lens)
	{
		return -1;
	}
	while(i<lens&&j<lenSub )//同时遍历两个串
	{
		if(str[i]==sub[j])
		{
			i++;
			j++;
		}
		else
		{
			i=i-j+1;
			j=0;
		}
	}
	if(j>=lenSub )
	{
		return  i-j ;
	}
	else
	{
		return -1;
	}
}

2.4 KMP算法

在 s 里面查找子串 sub,从 pos 位置开始的第一个符合的，返回下标。

2.4.1实现源码

void GetNext(char*sub,int *next)
{
	next[0]=-1;
	next[1]=0;
	int j=2;
	int k=0;
	int len =strlen(sub);
	while(j<len)
	{
		if(k==-1||sub[k]==sub[j-1])
		{
			next[j]=k+1;
			j++;
			k=k+1;
		}
		else
		{
			k=next[k];//k连续回退；
		}
	}
}
int KMP(char*str,char*sub,int pos)
{
	int i=pos;
	int j=0;
	int lenSub=strlen(sub);
	int lens=strlen(str) ;
	int *next=(int*)malloc(lenSub *sizeof(int));
	GetNext (next,sub);
	assert(next!=NULL );
	//assert(str!=NULL && sub!=NULL );
	while(i<lens&&j<lenSub )//同时遍历两个串
	{
		if(j==-1 || str[i]==sub[j])
		{
			i++;
			j++;
		}
		else
		{
			j=next[j];
		}
	}
	if(j>=lenSub )
	{
		return  i-j ;
	}
	else
	{
		return -1;
	}
}

2.4.2kmp算法练习

//s1:abc s2:ababcdd 求s2里面有几个s1

void GetNext1(char *sub,int *next)
{
	int len = strlen(sub);
	int k = 0;
	next[0] = -1;
	next[1] = 0;
	int i = 2;
	while(i<=len)
	{
		if(sub[k] == sub[i-1]|| k==-1)
		{
			next[i] = k+1;
			k = k+1;
			i++;
		}
		else 
		{
			k = next[k];
		}
	}
}

int KmpCount1(char *str,char *sub,int pos)
{
	int lens = strlen(str);
	int lensub = strlen(sub);
	int i = pos;
	int j = 0;
	int count = 0;
	int *next = (int *)malloc(sizeof(int) *(lensub+1));
	GetNext1(sub,next);
	while(i < lens)
	{
		//如果匹配到此时j处于next[]的下一个位置，
		//回归到next[j]
		if(j>=lensub)
		{
			count++;
			j = next[j];
		}
		if(str[i] == sub[j]||(j==-1))
		{
			i++;
			j++;
		}
		else 
		{
			j = next[j];
		}
	}
	//最后一个正好匹配到则count++
	if(j>=lensub)
	{
		count++;
	}
	return count;
}

方法二

int KmpCount(char*str,char*sub,int pos)
{
	int count =0;
	int m=KMP(str,sub,0);
	int i=0;
	int lens=strlen(str);
	int lensub=strlen(sub);
	while(i<lens)
	{
		if(m>=0)
		{
			count++;
			m=KMP (str,sub,m+1);
		}
		else
		{
			i+=1;
		}
		
	}
	return count;
}
int main()
{
	char *str="123456abcdefgh";
	char*sub="abcd";
	
	char *str1="ababcabcdabcde";
	char*str2="abcabcdababcd";
	char* sub2="ab";
	printf("%d\n",Bf(str1,sub,3));
	printf("%d\n",KMP(str1,sub,3));
	printf("%d\n",KMP(str2,sub2,2));
	printf("\n");
	
	printf("%d\n",KmpCount("ababcabcd","ab",0));//3
	printf("%d\n",KmpCount("aaab","aa",0));//2
	printf("%d\n",KmpCount("acccacca","ac",0));//2
	printf("%d\n",KmpCount("ababcabcd","ab",0));//3
	printf("%d\n",KmpCount("aaab","aa",0));//2
	printf("%d\n",KmpCount("acccacca","ac",0));//2
	printf("\n");
	printf("%d\n",KmpCount1("ababcabcd","ab",0));//3
	printf("%d\n",KmpCount1("aaab","aa",0));//2
	printf("%d\n",KmpCount1("acccacca","ac",0));//2
	printf("%d\n",KmpCount1("ababcabcd","ab",0));//3
	printf("%d\n",KmpCount1("aaab","aa",0));//2
	printf("%d\n",KmpCount1("acccacca","ac",0));//2


	return 0;

}
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