第5次作业
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这个作业的目标 | <串的基本概念与串的模式匹配算法的实现> |
学号 | 2018204106 |
实验三:串的模式匹配
一、实验目的
1、了解串的基本概念
2、掌握串的模式匹配算法的实现
二、实验预习
说明以下概念
1、模式匹配:模式匹配是数据结构中字符串的一种基本运算,给定一个子串,要求在某个字符串中找出与该子串相同的所有子串,这就是模式匹配。假设P是给定的子串,T是待查找的字符串,要求从T中找出与P相同的所有子串,这个问题成为模式匹配问题。P称为模式,T称为目标。如果T中存在一个或多个模式为P的子串,就给出该子串在T中的位置,称为匹配成功;否则匹配失败。
2、BF算法:BF算法,即暴力算法,是普通的模式匹配算法,BF算法的思想就是将目标串S的第一个字符与模式串T的第一个字符进行匹配,若相等,则继续比较S的第二个字符和 T的第二个字符;若不相等,则比较S的第二个字符和T的第一个字符,依次比较下去,直到得出最后的匹配结果。BF算法是一种蛮力算法。
3、KMP算法:KMP算法是一种改进的字符串匹配算法,其核心是利用匹配失败后的信息,尽量减少模式串与主串的匹配次数以达到快速匹配的目的。具体实现就是通过一个next()函数实现,函数本身包含了模式串的局部匹配信息。BF算法在模式串中有多个字符和主串中的若干个连续字符比较都相等,但最后一个字符比较不相等时,主串的比较位置需要回退。KMP算法在上述情况下,主串位置不需要回退,从而可以大大提高效率。
三、实验内容和要求
1、阅读并运行下面程序,根据输入写出运行结果。
#include<stdio.h> #include<string.h> #define MAXSIZE 100 typedef struct{ char data[MAXSIZE]; int length; }SqString; int strCompare(SqString *s1,SqString *s2); /*串的比较*/ void show_strCompare(); void strSub(SqString *s,int start,int sublen,SqString *sub); /*求子串*/ void show_subString(); int strCompare(SqString *s1,SqString *s2){ int i; for(i=0;i<s1->length&&i<s2->length;i++) if(s1->data[i]!=s2->data[i]) return s1->data[i]-s2->data[i]; return s1->length-s2->length; } void show_strCompare(){ SqString s1,s2; int k; printf("\n***show Compare***\n"); printf("input string s1:"); gets(s1.data); s1.length=strlen(s1.data); printf("input string s2:"); gets(s2.data); s2.length=strlen(s2.data); if((k=strCompare(&s1,&s2))==0) printf("s1=s2\n"); else if(k<0) printf("s1<s2\n"); else printf("s1>s2\n"); printf("\n***show over***\n"); } void strSub(SqString *s,int start,int sublen,SqString *sub){ int i; if(start<1||start>s->length||sublen>s->length-start+1){ sub->length=0; } for(i=0;i<sublen;i++) sub->data[i]=s->data[start+i-1]; sub->length=sublen; } void show_subString(){ SqString s,sub; int start,sublen,i; printf("\n***show subString***\n"); printf("input string s:"); gets(s.data); s.length=strlen(s.data); printf("input start:"); scanf("%d",&start); printf("input sublen:"); scanf("%d",&sublen); strSub(&s,start,sublen,&sub); if(sub.length==0) printf("ERROR!\n"); else{ printf("subString is :"); for(i=0;i<sublen;i++) printf("%c",sub.data[i]); } printf("\n***show over***\n"); } int main(){ int n; do { printf("\n---String---\n"); printf("1. strCompare\n"); printf("2. subString\n"); printf("0. EXIT\n"); printf("\ninput choice:"); scanf("%d",&n); getchar(); switch(n){ case 1:show_strCompare();break; case 2:show_subString();break; default:n=0;break; } }while(n); return 0; }
2、实现串的模式匹配算法。补充下面程序,实现串的BF和KMP算法。
#include<stdio.h> #include<string.h> #define MAXSIZE 100 typedef struct{ char data[MAXSIZE]; int length; }SqString; int index_bf(SqString *s,SqString *t,int start); void getNext(SqString *t,int next[]); int index_kmp(SqString *s,SqString *t,int start,int next[]); void show_index(); int index_bf(SqString *s,SqString *t,int start){//补充代码..... int i = start-1,j = 0; while(i<s->length&&j<t->length){ if(s->data[i]==t->data[j]) { i++; j++; }else{ i = i+1; j = 0; } } if(j>t->length-1) return i-t->length+1; return 0; } void getNext(SqString *t,int next[]){ int i=0,j=-1; next[0]=-1; while(i<t->length){ if((j==-1)||(t->data[i]==t->data[j])){ i++;j++;next[i]=j; }else j=next[j]; } } int index_kmp(SqString *s,SqString *t,int start,int next[]){//补充代码..... int i = start-1,j = 0; while(i<s->length && j<t->length){ if(j == -1||s->data[i]==t->data[j]){ i++; j++; }else{ j = next[j]; } } if(j>=t->length) return i-j+1; else return 0; } void show_index(){ SqString s,t; int k,next[MAXSIZE]={0},i; printf("\n***show index***\n"); printf("input string s:"); gets(s.data); s.length=strlen(s.data); printf("input string t:"); gets(t.data); t.length=strlen(t.data); printf("input start position:"); scanf("%d",&k); printf("BF:\nthe result of BF is %d\n",index_bf(&s,&t,k)); getNext(&t,next); printf("KMP:\n"); printf("next[]:"); for(i=0;i<t.length;i++) printf("%3d",next[i]); printf("\n"); printf("the result of KMP is %d\n",index_kmp(&s,&t,k,next)); printf("\n***show over***\n"); } int main(){ show_index(); return 0; }
四、实验小结
通过本次实验。了解了串的基本概念,串的功能和应用。