数据结构（12.1）串结构的定义

前言

串是一种比较特殊的数据结构，它是计算机上非数值处理的主要对象。

事实上在C语言中，是没有“字符串”这个变量类型的，虽然可以通过字符指针 char *p 这样来记录一个字符串，p本质上仍是一个字符指针，保存的是一个字符的地址。因此，C语言中的保存一个字符串，只是保存它首个字符的地址。但是到了诸如Java这样的语言里，提供了一种String类，可以直接用String s 来记录字符串，String和int、char一样是一种数据类型（只不过不是基本的数据类型，而是属于引用类型）。并且Java提供了很多操作函数，可以直接实现对字符串的相关操作。当然，C语言中虽然没有明确的字符串类型，但是同样存在字符串操作函数。

串的定义

• 定义：串（或字符串）是由零个或多个字符组成的有限序列，一般记为：s = ‘a1a2…an’（n>=0)
• 串的名称：s
• 串的值：用单引号（有些书中也用双引号）括起来的字符序列，可以是数字、字母或者其他字符。但是单引号本身不属于串，它的作用是避免与变量名或数的常量混淆。
• 串的长度：n

有关概念

• 空串：零个字符的串称为空串，其长度为零。例如 s = ‘’。

• 子串：串中任意个连续的字符组成的子序列称为该串的子串，例如 s = ‘abcde’，t = ‘abc’，则 t 是 s 的子串

• 主串：包含子串的串相应地称为主串，例如 s = ‘abcde’，t = ‘abc’，那么 s 就是 t 的主串

• 串的位置：字符在序列中的序号称为该字符在串中的位置，例如s = ‘abcde’，字符’ b '在 s 中的位置就是2（在实际应用中为了方便数组操作，也可以从零开始数，则此处就为1）。

  而子串在主串中的位置，则用子串的第一个字符在主串中的位置来表示。例如 s = ‘abcde’，t = ‘cd’，子串 t 在 s 中的位置为3。

• 串相等：只有两个串的长度相等，并且各个对应位置的字符都相等时才称为串相等。例如 s = ‘abc’，t = ‘ab c’，此时 s 和 t 并不相等（空格也属于字符集合中的一个元素）。

• 空格串：由一个或者多个空格组成的串，称为空格串。例如 s = ’ '，此时 s 串是空格串，但不是空串，其长度为空格的数量。

串的存储结构

回顾线性表的概念：由n(n>=0)个数据特性相同的元素构成的有限序列。

可以发现，同样是有限序列，串的逻辑结构和线性表是很相似的，区别仅在于串的约束对象是字符集。也就是说，假如字符串中存储的是’123456’这么一串，实际上它保存的类型是char，而不是int。

那么，把线性表的存储类型改为char不也能表示串吗？按理来说是这样，但是串与线性表的主要区别是在操作上。在线性表的基本操作中，多以”单个元素“作为操作的对象，例如插入、删除等，多是对某个元素进行操作；而在线性表中，多以“串的整体”作为操作的对象，比如插入，多是插入另一个串，而不是单个字符。因此，串的操作和线性表有很大不同，需要把串当成与线性表不同的逻辑结构来看待。

从存储结构上来说，串也有两种基本的存储结构：顺序存储和链式存储。

顺序存储

有些资料中说，串有三种机内表示方法，分别是定长顺序表示、堆分配存储表示和块链存储表示。实际上，定长顺序表示和堆分配表示都属于顺序存储。

顺序存储的特点是，使用一组地址连续的存储单元来进行存储。我们使用顺序存储结构时，往往需要在一开始去申请一整块的内存空间，然后在我们所申请好的这块内存空间内来插入、删除元素；这样就会出现一个问题：如果这块空间满了，又有新元素需要存入，应该怎么办呢？

在我们以往的实现中，有两种做法：第一种是逻辑上我的这个存储空间已经满了，就不允许再存入了，它的内存是静态的，能存多少元素已经在一开始确定了。而第二种则会在空间满的时候去重新申请一块更大的空间，只有当物理内存真正满了，空间申请失败的时候，才不允许再存入，它的内存是动态分配的。

我们把采用第一种处理方法称为定长顺序表示，定长即串空间的大小在编译的时候就确定了，不允许再更改，顺序则意味着它的地址空间是连续的。而第二种处理方法称为堆分配表示，因为C语言的内存分为五大分区，其中一个区叫做堆（heap）区，这个区的空间可以让程序员来进行分配释放，我们调用malloc和free函数，就是在对堆区的内存进行操作。在堆分配表示中，串的空间可以动态分配，意味着串长可以任意（只要不超过实际的内存），但是它的