第四章 串

1. 第四章 串 • 4.1 串类型的定义 • 4.2 串的表示和实现 4.2.1 定长顺序存储表示 4.2.2 堆分配存储表示 4.2.3 串的块链存储表示

2. 4.1 串类型的定义 一、串和基本概念 串(String)是零个或多个字符组成的有限序列。一般记作S=“a1a2a3…an”，其中S 是串名，双引号括起来的字符序列是串值；ai(1≦i≦n)可以是字母、数字或其它字符；串中所包含的字符个数称为该串的长度。长度为零的串称为空串(Empty String)，它不包含任何字符。 通常将仅由一个或多个空格组成的串称为空白串(Blank String) 注意：空串和空白串的不同，例如“”和“”分别表示长度为1的空白串和长度为0的空串。

3. 4.2.3 串的链式存储结构 顺序串上的插入和删除操作不方便，需要移动大量的字符。因此，我们可用单链表方式来存储串值，串的这种链式存储结构简称为链串。 typedef struct node{ char data; struct node *next; }lstring; 一个链串由头指针唯一确定。 这种结构便于进行插入和删除运算，但存储空间利用率太低。

4. 为了提高存储密度，可使每个结点存放多个字符。通常将结点数据域存放的字符个数定义为结点的大小，显然，当结点大小大于 1时，串的长度不一定正好是结点的整数倍，因此要用特殊字符来填充最后一个结点，以表示串的终结。 对于结点大小不为1的链串，其类型定为义只需对上述的结点类型做简单的修改即可。 #define nodesize 80 typedef struct node{ char data[nodesize]; struct node *next; }lstring;

5. 4. 1 串的基本概念 2 串的有关术语 1）子串 串中任意连续的字符组成的子序列称为该串的子串;例：c = “ DATA STRUCTURE”，f=“DATA” f是c的子串 2）子串的位置 子串t 在主串S中的位置是指主串s 中第一个与T相同的子串的首字母在主串中的位置; 例：s=“ababcabcac” , t=“abc” 子串T 在主串S中的位置为3 3）串相等 两个串相等，当且仅当两个串长度相同，并且各个对应位置的字符都相同；

6. 4. 1 串的基本操作 • 3 串的基本操作串的逻辑结构与线性表一样，都是线性结构。但由于串的应用与线性表不同，串的基本操作与线性表有很大差别。 • 1）串赋值操作assign( s, t) 功能：将串t 的值赋给串变量s ； • 2）串相等判断 equal(s,t) 函数 • 串的联接操作 concat( s , t ) 把串t 接在串 s 后面 • 求串长操作 lenght(s) • 5) 求子串操作sub ( s, start, len, t) 若 • 0<=start<length(s) 0<=len<=length(s)-start • 则t 中值为从串s 的第start个字符, 起长度为len 的字符序列, 并且函数返回值为1, 否则为0；

7. 三、串的基本操作 对于串的基本操作，许多高级语言均提供了相应的运算或标准库函数来实现。下面仅介绍几种在C语言中常用的串运算，其它的串操作见的文件。 定义下列几个变量： char s1[20]=“dirtreeformat”,s2[20]=“file.mem”; char s3[30],*p; int result; • 求串长(length) int strlen(char s); //求串的长度 例如：printf(“%d”,strlen(s1)); 输出13

8. （2）串复制(copy) char *strcpy(char to,char from); 该函数将串from复制到串to中，并且返回一个指向串to的开始处的指针。 例如：strcpy(s3,s1); //s3=“dirtreeformat” (3)联接(concatenation) char strcat(char to,char from) 该函数将串from复制到串to的末尾，并且返回一个指向串to的开始处的指针。 例如：strcat(s3,”/”) strcat(s3,s2); //s3=“dirtreeformat/file.mem”

9. 上述串的操作是最基本的，其中后四个还有变种形式：strncpy，strncat，strncmp，strnchr。串的其余操作可由这些基本操作组合而成。上述串的操作是最基本的，其中后四个还有变种形式：strncpy，strncat，strncmp，strnchr。串的其余操作可由这些基本操作组合而成。 例1、求子串 求子串的过程即为复制字符序列的过程，将串S中的第pos个字符开始长度为len的字符复制到串T中。 void substr(string sub,string s,int pos,int len) { if(pos<0 || pos>strlen(s)-1 || len<0) error(“parameter error”) strncpy(sub,&s[pos],len); }

10. (4)串比较（compare) int strcmp(chars1,char s2); 该函数比较串s1和串s2的大小，当返回值小于0，等于0或大于0时分别表示s1<s2\s1=s2或s1>s2 例如：result=strcmp(“baker”,”Baker”) result>0 result=strcmp(“12”,”12”); result=0 result=strcmp(“Joe”,”Joseph”); result<0 （5）字符定位(index) char strchr(char s,char c); 该函数是找c在字符串中第一次出现的位置，若找到则返回该位置，否则返回NULL。 例如：p=strchr(s2,”.”); p 指向“file”之后的位置 if(p) strcpy(p,”.cpp”); s2=“file.cpp”

11. 4. 1 串的基本概念 • 下面是一些串的例子：（1）a = “This is a string” • （2）b = “string” • （3）c = “ “（4）d = “”（5）e = “你好” • 说明： • 串中包含的字符个数，称为串的长度。 长度为0的串称为空串，它不包括任何字符; • 串中所包含的字符可以是字母、数字或其他字符，这依赖于具体计算机所允许的字符集。

12. 3 串的基本操作串的逻辑结构与线性表一样，都是线性结构。但由于串的应用与线性表不同，串的基本操作与线性表有很大差别。 • 1）串赋值操作assign( s, t) 功能：将串t 的值赋给串变量s ； • 2）串相等判断 equal(s,t) 函数 • 串的联接操作 concat( s , t ) 把串t 接在串 s 后面 • 求串长操作 lenght(s) • 5) 求子串操作sub ( s, start, len, t) 若 • 0<=start<length(s) 0<=len<=length(s)-start • 则t 中值为从串s 的第start个字符, 起长度为len 的字符序列, 并且函数返回值为1, 否则为0； • 6）求子串位置操作index( s, t ) 功能：如果s中存在与 t 相同的子串, 则返回s中第1个这样的子串的位置，若不存在返回0 4. 1 串的基本概念

13. 7） 替换操作 replace( s, t ,v ) 功能：由串v 替换串s 中出现的所有和 t 相同的不重叠子串；8）复制串操作 strcopy(s, t) 功能：由串变量 s 复制得到串变量 t ； 9）判空操作 empty( s ) 功能：若为空串，则返回1，否则返回0 10）串置空操作 ClearString( s ) 功能：将s 清为空串 11) 串插入操作 StrInsert( s, start , t) 功能：将串t 插入到串s 的第start 字符之前 12）串删除操作 StrDelete( s, start , len) 功能：从串s 中删除第 start 个字符起长度len 为的子串 4. 1 串的基本概念

14. ch d a t a s t r u c t u r e \0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 14… MAX-1 1 顺序存储结构 顺序存储结构类似于C语言的字符数组，以一组地址连续的存储单元存放串值字符序列，其类型说明如下： #define MAX 255 char ch[MAX] 4.2 串存储和实现 在数组ch中以字符‘\0’表示字符串的结束. 特点是访问容易, 但删除或插入麻烦

15. d a t a s t r u c t u r e♀♀♀ head d a t e head 4.2 串存储和实现 2 链式存储结构 链式存储结构类似线性链表，由于串结构的特殊性, 要考虑每个结点是存放一个字符还是多个字符。一个字符的，插入、删除、求长度非常方便，但存储效率低。 多个字符的，改善了效率，在处理不定长的大字符串时很有效，但插入、删除不方便，可用特殊符号来填满未充分利用的结点。

16. 串名 起址 串长 a 0 4 b 4 9 c 13 4 …. d a t a s t r u c t u r e b o o k free=17 3、堆分配存储 堆分配存储类似于线性表的顺序存储结构，以一组地址连续的存储单元存放串值字符序列，其存储空间是在程序执行过程中动态分配的。 一个串值的确定是通过串在堆中的起始位置和串的长度实现的。为此，串名与串值之间要建立一个对照表。 char store[MAX]; int free ; */ 整型域：存放串长*/ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

17. 4.3 串的模式匹配算法 子串定位运算又称为模式匹配(Pattern Matching)或串匹配(String Matching)，此运算的应用在非常广泛。例如，在文本编辑程序中，我们经常要查找某一特定单词在文本中出现的位置。显然，解此问题的有效算法能极大地提高文本编辑程序的响应性能。