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第四章：1.串 -- 串类型定义及串的表示和实现
前言：
计算机上的应用程序几乎都是以字符串数据作为处理对象，然而，现今我们使用的计算机的硬件结构主要是反映数值计算的需要的，因此，在处理字符串数据时比处理整数和浮点数要复杂得多。而且，在不同类型的应用中，所处理的字符串具有不同的特点，要有效地实现字符串的处理，就必须根据具体情况使用合适的存储结构。这一章，我们将讨论一些基本的串处理操作 和 几种不同的存储结构。
目录：
1.串类型的定义
2.串的表示和实现
2.1.定长顺序存储表示
2.2.堆分配存储表示
2.3.串的快链存储表示
3.串的模式匹配算法
4.串操作应用剧烈
正文：
串类型的定义
串（string）（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 ‘
注意：由一个或多个空格组成的串，称为空格串。而不是空串。
串 和 字符序列（char * =‘hello‘）的区别：
串是一种数据结构，是字符的集合，实现并提供对这种集合操作的各种方法。
char 是c 的一种基本数据类型，没有已实现的对字符序列的复杂操作。
串的逻辑结构和线性表极为相似，区别在于：
1.串的数据对象约束为字符集。
2.在线性表的基本操作中，以“单个数据元素” 为操作对象。 在串中 以 “串的整体” 作为操作对象，例如：查找子串、插入及删除子串。
串的表示及实现
串有3种机内表示方法：
1.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，则可用定长数组如下描述之。
存储表示：
#define MAXSTRLEN 255 //定义最大串长
typedef unsigned char SString [MAXSTRLEN +1]; //0单元存放串的长度
串的实际长度可在这预定义长度的范围内随意， 超出的部分被舍弃，称之为 “截断” 。
弊端：当合并两个 串的时候，如果长度超过 预定义最大串长MAXSTRLEN ，其它部分将会丢失即 “截断”。
解决方案：使用不限定串长的最大长度， 即动态分配串值的存储空间。
2.堆分配存储表示
特点：仍以一组地址连续的存储单元存放串值字符序列，但它们的存储空间是在程序执行过程中动态分配而得。
在 C 语言中，存在一个称之为 “堆” 的自由存储区， 并由C 语言的动态分配函数 malloc() 和 free()来管理。利用malloc 函数为每个新产生的串分配一块实际串长所需的存储空间，若分配成功，则返回一个指向起始地址的指针，作为串的基址，同时，为了处理方便，约定串长也作为存储结构的一部分。
堆分配存储表示：
typedef struct {
char *ch; //若是非空串，则按串长分配存储区，否则 ch 为 NULL
int length; // 串长度
}HSring;
代码实现：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define OK 1 #define ERROR 0 #define INFEASIBLE -1 #define OVERFLOW -2 #define MAXQSIZE 5 //Status是函数的类型，其值是函数结果状态码 typedef int Status; typedef struct{ char *ch; //若是非空串，则按串长分配存储区，否则 ch 为 NULL int length; //字符串长度 }HString; //生成一个其值等于串常量 chars 的串T Status StrAssign(HString &S,char * chars){ int i; for(i=0;chars[i];i++){} //if(S.ch){ // free(S.ch); // S.ch=NULL; //} if(!i){ S.ch=NULL; S.length=0; }else{ S.ch=(char *)malloc(i*sizeof(char)); if(!S.ch) exit(OVERFLOW); S.length=i; for(int j=0;j<i;j++) S.ch[j]=chars[j]; } return OK; } //返回串长度 int StrLength(HString &S){ return S.length; } //比较大小，若 S>T 返回值>0。相等 返回0 ，否则返回 <0 int StrCompare(HString S,HString T){ for(int i=0;i<S.length&&i<T.length;i++){ if(S.ch[i]!=T.ch[i]) return S.ch[i]-T.ch[i]; } return S.length-T.length; } //清空串S为空串，并释放所占空间 Status ClearString(HString &S){ if(S.ch){ free(S.ch); S.ch=NULL; } S.length=0; return OK; } //连接两个字符串，生成一个新的字符串 Status Concat(HString &T,HString S1,HString S2){ //if(T.ch) free(T.ch); T.ch=(char *)malloc((S1.length+S2.length)*sizeof(char)); if(!T.ch) exit(OVERFLOW); T.length=S1.length+S2.length; for(int i=0;i<S1.length;i++) T.ch[i]=S1.ch[i]; for(i=0;i<S2.length;i++) T.ch[i+S1.length]=S2.ch[i]; return OK; } //字符串截取，返回截取的串 Status SubString(HString &sub,HString S,int pos,int len){ if(pos<1||pos>S.length||len<0||(S.length-pos+1)<len) return ERROR; //if(sub.ch) free(sub.ch); sub.ch=(char *)malloc(len*sizeof(char)); if(!sub.ch) exit(OVERFLOW); for(int i=0;i<len;i++) sub.ch[i]=S.ch[i+pos-1]; sub.length=len; return OK; } void printV(HString &S){ for(int i=0;i<S.length;i++){ printf("地址：%p，",&S.ch[i]); printf("值：%c\n",S.ch[i]); } } void prints(HString &S){ for(int i=0;i<S.length;i++){ printf("%c",S.ch[i]); } printf("%s\n"," "); } void main(){ HString S1; char *c="hello"; StrAssign(S1,c); ClearString(S1); c="hello"; StrAssign(S1,c); printf("%s","S1:"); prints(S1); printV(S1); HString S2; c="China"; StrAssign(S2,c); printf("%s","S2:"); prints(S2); printV(S2); HString T; Concat(T,S1,S2); printf("%s","T:"); prints(T); printV(T); HString sub; SubString(sub,T,6,5); printf("%s","sub:"); prints(sub); printV(sub); }
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