串的数据结构表——顺序串与链式串
串的结构类似与线性表，只不过串的数据元素是一个字符，即是由零个或多个字符组成的有限序列。
一、串的顺序存储
串的顺序存储结构也就是顺序存储，即串中的字符被依次的存在一组连续的存储单元中，可以类比线性表的顺序存储，可以写出其数据结构如下：
typedef struct st
{
char *ch; //串存放的起始地址，串中第i个字符存储在ch[i-1]中
int length; //串的长度
int strsize; //分配的存储空间的大小，如果不足，在通过realloc()分配增加空间
}string;
假设现在的字符串是“friend”，其结构可以用如图所示：
现在我们拿到这个数据结构第一步是要初始化一个串，即首先在内存中开辟一段连续的存储空间（大小可以假先预定MAXSIZE个存储空间），初始化其长度length为0，同时制定其串的最大容量是MAXSZIE，如下：
//串的初始化操作
string CreateNullString()
{
string s;
s.length=0;
s.ch=(char*)malloc(MAXSIZE *sizeof(char));
s.strsize=MAXSIZE;
return s;
}
初始化完成之后，我们可以类比顺序表，对串完成一系列操作，如串拷贝、取子串、串赋值等，
程序示例如下：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define MAXSIZE 100
typedef struct st
{
char *ch; //串存放的起始地址，串中第i个字符存储在ch[i-1]中
int length; //串的长度
int strsize; //分配的存储空间的大小，如果不足，在通过realloc()分配增加空间
}string;
//串的初始化操作
string CreateNullString()
{
string s;
s.length=0;
s.ch=(char*)malloc(MAXSIZE *sizeof(char));
s.strsize=MAXSIZE;
return s;
}
//判断空串
int isEmpty(string s)
{
if(s.length==0)
return 1;
else
return 0;
}
//赋值操作
void StringAssign(string *s1,char s2[])
{
int i=0;
while(s2[i]!='\0') // '\0' 是字符串的结束符，任何字符串之后都会自动加上'\0'
i++; //计算s2的长度
if(i>s1->strsize)
{
//所赋值的字符数组超过字符串的默认容量，则增加存储空间
s1->ch=(char*)malloc(i*sizeof(char));
s1->strsize=i;
}
s1->length=i;
for(i=0;i<s1->length;i++)
s1->ch[i]=s2[i]; //从第一个字符开始逐个字符赋值
}
//串拷贝操作
void StringCopy(string *s1,string s2)
{
if(s1->strsize<s2.length)
{
s1->ch=(char*)realloc(s1->ch,s2.length*sizeof(char));
s1->strsize=s2.length;
}
s1->length=s2.length;
int i;
for(i=0;i<s1->length;i++)
s1->ch[i]=s2.ch[i];
}
//求串的长度
int StringLength(string s)
{
return s.length;
}
//串的连接操作
void concat(string *s,string s1,string s2)
{
if(s->strsize<s1.length+s2.length)
{
s->ch=(char*)realloc(s->ch,(s1.length+s2.length)*sizeof(char));
s->strsize=s1.length+s2.length;
}
s->length=s1.length+s2.length; //两串连接
int i;
for(i=0;i<s1.length;i++) //将s1复制到s中
s->ch[i]=s1.ch[i];
for(;i<s->length;i++)
s->ch[i]=s2.ch[i-s1.length]; //将s2复制到s中去
}
//取子串操作
int substr(string s,int i,int len,string *t)
{
/*
i表示从字符串s的第i个位置开始截取（索引从1开始）
len表示截取字符串的长度
*/
if(i<=0 || i>s.length || len<0 || len>s.length-i+1) //参数不合法
return 0;
if(t->length<len) //存储空间不够，继续分配存储空间
{
t->ch=(char*)realloc(t->ch,len*sizeof(char));
t->strsize=len;
}
t->length=len;
int k;
for(k=0;k<t->length;k++)
t->ch[k]=s.ch[i-1+k];
return 1;
}
//插入操作
int insertString(string *s,int i,string t)
{
//在字符串s的第i个位置插入字符串t
if(i<=0 || i>s->length+1)
return 0;
if(s->strsize<s->length+t.length) //空间不足
{
s->ch=(char*)realloc(s->ch,(s->length+t.length)*sizeof(char));
s->strsize=s->length+t.length;
}
int k;
for(k=s->length-1;k>=i-1;k--) //将s中的后i个字符后移到后面
s->ch[k+t.length]=s->ch[k];
s->length=s->length+t.length;
for(k=0;k<t.length;k++) //将t的值赋值给s
s->ch[k+i-1]=t.ch[k];
return 1;
}
//删除操作
int deleteString(string *s,int i,int len)
{
//从s的第i个字符开始删除len个字符
if(i<=0 || i>s->length || len<0 || len>s->length-i+1) //参数不合法
return 0;
int k;
for(k=i+len-1;k<s->length;k++) //从s的i+len-1个位置开始将其后的所有字符前移
s->ch[k-len]=s->ch[k];
s->length-=len;
return 1;
}
//输出操作
void print(string s)
{
int i;
for(i=0;i<s.length;i++)
printf("%c",s.ch[i]);
printf("\n");
}
void main()
{
string s1=CreateNullString();
string s2=CreateNullString();
string s3=CreateNullString();
char ch[MAXSIZE];
printf("请输入主串：\n");
gets(ch);
StringAssign(&s1,ch);
printf("主串 s1 为：");
print(s1);
StringCopy(&s2,s1);
printf("拷贝串操作结果如下，结果如下 s2 ：");
print(s2);
printf("删除操作（1——s1.length-3 全删）：");
deleteString(&s2,1,s1.length-3);
print(s2);
printf("插入操作,插入到s2的第2个位置上，请输入插入的字符串：");
gets(ch);
StringAssign(&s3,ch);
insertString(&s2,2,s3);
print(s2);
printf("取子串操作（取s1的子串【2-4】)：");
substr(s1,2,3,&s3);
print(s3);
printf("串连接操作【将s1与s3合并】：");
concat(&s1,s1,s2);
print(s1);
}
结果如下：
二、串的链式存储
串的链式存储结构称为串的链式存储，即串中的每一个节点包括两个部分：数据域和指针域，其中数据域用来存放字符，指针域用来存放指向下一个节点的指针。
由此可得串的链式数据结构如下：
typedef struct node
{
char ch; //字符域
struct node *next; //指针域，存放下一个结点的地址
}node,*linkstr;
如下所示：
其初始化操作主要是开辟头结点，同时让它的下一个指针指向为NULL：
//初始化操作
linkstr CreateNullString()
{
linkstr s;
s=(linkstr)malloc(sizeof(node));
if(s!=NULL)
s->next=NULL;
return s;
}
由此，完整的案例如下：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
//链式串
typedef struct node
{
char ch; //字符域
struct node *next; //指针域，存放下一个结点的地址
}node,*linkstr;
//初始化操作
linkstr CreateNullString()
{
linkstr s;
s=(linkstr)malloc(sizeof(node));
if(s!=NULL)
s->next=NULL;
return s;
}
//判断空串
int iEmpty(linkstr s)
{
if(s->next==NULL)
return 1;
else
return 0;
}
//赋值操作
void Stringassign(linkstr s,char t[])
{
linkstr p,q,r;
r=s; //r始终表示的是尾结点（最后一个非空节点，而不是最后一个NULL节点）。
q=s->next;
int i;
for(i=0;t[i]!='\0';i++)
if(q!=NULL)
{
q->ch=t[i];
r=q;
q=q->next;
}
else
{
//(初始化时只给头结点分配了存储空间或者其他情况)，如果需要继续添加数据（其他节点没分配空间）需要继续分配
p=(linkstr)malloc(sizeof(node));
//添加节点
p->ch=t[i];
r->next=p;
r=p;
}
r->next=NULL;
//将s中原来多余的空间释放掉
while(q!=NULL)
{
p=p->next;
free(q);
q=p;
}
}
//串拷贝操作
void assign(linkstr s,linkstr t)
{
//将t串的值赋值给s串
linkstr p,q,r,u;
p=t->next;
q=s->next;
r=s;
while(p!=NULL)
{
//串s原先分配了空间
if(q!=NULL)
{
q->ch=p->ch;
r=q;
q=q->next;
}
//若串s原先的空间不够用
else
{
u=(linkstr)malloc(sizeof(node));
u->ch=p->ch;
r->next=u;
r=u;
}
//p节点后移
p=p->next;
}
//同理，若q的长度过长，可以释放多余的空间
while(q!=NULL)
{
p=p->next;
free(q);
q=p;
}
r->next=NULL;
}
//求串的长度
int length(linkstr s)
{
linkstr p;
int n=0;
p=s->next;
while(p!=NULL)
{
n++;
p=p->next;
}
return n;
}
//串的连接操作
void contact(linkstr s,linkstr s1,linkstr s2)
{
linkstr p,q,r,t;
r=s;
p=s1->next;
q=s->next;
while(p!=NULL)
{
if(q!=NULL)
{
q->ch=p->ch;
q=q->next;
r=q;
}
else
{
//串s原来没有分配存储空间，需要申请空间
t=(linkstr)malloc(sizeof(node));
t->ch=p->ch;
r->next=t;
r=t;
}
p=p->next;
}
p=s2->next;
while(p!=NULL)
{
if(q!=NULL)
{
q->ch=p->ch;
q=q->next;
r=q;
}
else
{
//串s原来没有分配存储空间，需要申请空间
t=(linkstr)malloc(sizeof(node));
t->ch=p->ch;
r->next=t;
r=t;
}
p=p->next;
}
//将串s的多余的空间清除掉(这个情况只可能发生在while的if循环中)
while(q!=NULL)
{
p=q->next;
free(q);
q=p;
}
r->next=NULL;
}
//截取子串
int substr(linkstr s,int i,int len,linkstr t)
{
linkstr p,q,r,u;
if(i<=0 || i>length(s) || i+len-1>length(s) )
return 0;
//指针指向s的第i-1个位置
int j,k;
for(j=0,p=s;j<i;j++)
p=p->next;
for(k=0,r=t,q=t->next;k<len;k++)
{
if(q!=NULL)
{
q->ch=p->ch;
r=q;
q=q->next;
}
else
{
u=(linkstr)malloc(sizeof(node));
u->ch=p->ch;
r->next=u;
r=u;
}
p=p->next;
}
while(q!=NULL)
{
p=q->next;
free(q);
q=p;
}
r->next=NULL;
return 1;
}
//插入操作
int insert(linkstr s,int i,linkstr t)
{
linkstr p,q,r;
if(i<=0 || i>length(s)+1)
return 0;
//指向第i-1个位置
int j;
for(j=0,p=s;j<i-1;j++)
p=p->next;
q=t->next;
while(q!=NULL)
{
r=(linkstr)malloc(sizeof(node));
r->ch=q->ch;
r->next=p->next;
p->next=r;
q=q->next;
p=r;
}
return 1;
}
//删除操作
int deleteString(linkstr s,int i,int len){
linkstr p,q,r;
if(i<=0 || i>length(s) || i+len-1>length(s) )
return 0;
int j;
for(j=0,p=s;j<i-1;j++)
p=p->next;
for(j=0;j<len;j++)
{
q=p->next;
p->next=q->next;
free(q);
}
return 1;
}
//打印输出
void print(linkstr s)
{
linkstr p=s->next;
while(p!=NULL)
{
printf("%c",p->ch);
p=p->next;
}
printf("\n");
}
void main()
{
linkstr s1;
linkstr s2;
linkstr s3;
s1=CreateNullString();
s2=CreateNullString();
s3=CreateNullString();
char str[100];
printf("请输入字符串：\n");
gets(str);
Stringassign(s1,str);
printf("串s1：");
print(s1);
printf("串s1的长度为：%d\n",length(s1));
assign(s2,s1);
printf("串s2：");
print(s2);
printf("串s2删除操作(第三个位置的三个字符删除 ：");
deleteString(s2,3,3);
print(s2);
printf("串连接操作（s3=s1+s2 ）：");
contact(s3,s1,s2);
print(s3);
printf("插入操作(从s1的第6个位置插入s3)：");
insert(s1,6,s3);
print(s1);
printf("测试截取子串的功能s2（截取s3的第四个位置长度为4的字符串：");
substr(s3,4,4,s2);
print(s2);
printf("测试字Contact的清除过多存储空间的功能：(将两个较短的字符[两个s2]合并写到s1上去：");
contact(s1,s2,s2);
print(s1);
}
结果如图：
很希望自己是一棵树，守静、向光、安然，敏感的神经末梢，触着流云和微风，窃窃的欢喜。脚下踩着最卑贱的泥，很踏实。还有，每一天都在隐秘成长。
