程序员编程艺术：第四章、现场编写类似strstr/strcpy/strpbrk的函数

               第四章、现场编写类似strstr/strcpy/strpbrk的函数   

 

作者：July。
    说明： 如果在博客中代码使用了\n，csdn blog系统将会自动回给我变成/n。据后续验证，可能是原来旧blog版本的bug，新版已不存在此问题。至于，本文代码，日后统一修正。July、2012.05.02。  
    微博：http://weibo.com/julyweibo  。
    出处：http://blog.csdn.net/v_JULY_v 。
    wiki：http://tctop.wikispaces.com/。
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前奏

    有网友向我反应，之前三章（http://t.cn/hgVPmH）的面试题目，是否有点太难了。诚如他所说，绝大部分公司的面试题不会像微软等公司的面试题目出的那么变态，或复杂。

    面试考察的是你对基础知识的掌握程度，及编程能力是否过硬的一种检测，所以，扎实基础知识，提高编程能力，比去看什么所谓的面经，或去背面试题目的答案强多了。

    很多中、小型公司自己的创造能力，包括人力，物力资源都有限，所以，他们的面试题目除了copy一些大公司的题库之外（当然，考察你对基础知识的掌握情况，是肯定不会放过的），还有一个途径就是让你在限定时间内（如十分钟），当场实现一些类似strcpy/strcat/strpbrk等库函数，这个主要看你对细节的把握，以及编程能力是否之扎实了。

    同时，本章里出现的代码（除了第4节的c标准库部分源码）都是个人限定在短时间内（正好，突出现场感）编写的，很多问题，难免有所考虑不周。所以，如果你发现本章任何一段代码有任何问题，恳请不吝指正。

第一节、字符串查找
1.1题目描述：
给定一个字符串A，要求在A中查找一个子串B。
如A="ABCDF"，要你在A中查找子串B=“CD”。

分析：比较简单，相当于实现strstr库函数，主体代码如下：

//在字符串中查找指定字符串的第一次出现，不能找到则返回-1 int strstr(char *string, char *substring) { if (string == NULL || substring == NULL) return -1; int lenstr = strlen(string); int lensub = strlen(substring); if (lenstr < lensub) return -1; int len = lenstr - lensub; for (int i = 0; i <= len; i++) //复杂度为O(m*n) { for (int j = 0; j < lensub; j++) { if (string[i+j] != substring[j]) break; } if (j == lensub) return i + 1; } return -1; }

    读者反馈@xiaohui5319：楼主啊，对于你那个strstr的函数，我觉得有点小问题。我查了一下C标准库的源码，它给的声明是这样的，两个参数都有const。

char *

STRSTR (const char *haystack_start, const char *needle_start)

    而且标准库中没有调用strlen函数，因为假如你是标准库的设计者，strlen()函数还没设计出来，你怎么去计算两个字符串的长度？是不是只能通过指针移动来实现，我觉得这些都是微软要考察的地方。

    此外：还有int lenstr=strlen(string);这是不安全的？
    strlen函数的返回类型是size_t型，也就是无符号整型，假如我的数组长度很长（假如是用堆分配的，可以很大很大），长过2的31次方减1的话，会发生一处，你这lenstr就会变成负值了
    用size_t类型最保险。

    以后，本编程艺术系列中有任何问题，暂未来得及及时修正，请读者多加思考，多加辨明。

    上述程序已经实现了在字符串中查找第一个子串的功能，时间复杂度为O（n*m），也可以用KMP算法，复杂度为O(m+n)。为人打通思路，提高他人创造力，我想，这是狂想曲与其它的面试解答所不同的地方，也是我们写狂想曲系列文章的意义与价值之所在。

 

1.2、题目描述

在一个字符串中找到第一个只出现一次的字符。如输入abaccdeff，则输出b。 

代码则可以如下编写：

//查找第一个只出现一次的字符， //copyright@ yansha //July、updated，2011.04.24. char FirstNotRepeatChar(char* pString) { if(!pString) return '/0'; const int tableSize = 256; //有点要提醒各位注意，一般常数的空间消耗，如这里的256，我们也认为此空间复杂度为O（1）。 int hashTable[tableSize] = {0}; //存入数组，并初始化为0 char* pHashKey = pString; while(*(pHashKey) != '/0') hashTable[*(pHashKey++)]++; while(*pString != '/0') { if(hashTable[*pString] == 1) return *pString; pString++; } return '/0'; //没有找到满足条件的字符，退出 }

代码二，bitmap：

# include<stdio.h> # include<string.h> const int N = 26; int bit_map[N]; void findNoRepeat(char *src) { int pos; char *str = src; int i ,len = strlen(src); //统计 for(i = 0 ; i < len ;i ++) bit_map[str[i]-'a'] ++; //从字符串开始遍历 其bit_map==1 那么就是结果 for(i = 0 ; i < len ; i ++) { if(bit_map[str[i]-'a'] == 1) { printf("%c",str[i]); return ; } } } int main() { char *src = "abaccdeff"; findNoRepeat(src); printf("/n"); return 0; }  

 

第二节、字符串拷贝
题目描述：
要求实现库函数strcpy，
原型声明：extern char *strcpy(char *dest,char *src);
功能：把src所指由NULL结束的字符串复制到dest所指的数组中。 　
说明：src和dest所指内存区域不可以重叠且dest必须有足够的空间来容纳src的字符串。 　
返回指向dest的指针。

    分析：如果编写一个标准strcpy函数的总分值为10，下面给出几个不同得分的答案：//得2分 void strcpy( char *strDest, char *strSrc ) { while( (*strDest++ = * strSrc++) != '/0' ); } //得4分 void strcpy( char *strDest, const char *strSrc ) { //将源字符串加const，表明其为输入参数，加2分 while( (*strDest++ = * strSrc++) != '/0' ); } //得7分 void strcpy(char *strDest, const char *strSrc) { //对源地址和目的地址加非0断言，加3分 assert( (strDest != NULL) && (strSrc != NULL) ); while( (*strDest++ = * strSrc++) != '/0' ); } //得9分 //为了实现链式操作，将目的地址返回，加2分！ char * strcpy( char *strDest, const char *strSrc ) { assert( (strDest != NULL) && (strSrc != NULL) ); char *address = strDest; while( (*strDest++ = * strSrc++) != '/0' ); return address; } //得10分，基本上所有的情况，都考虑到了 //如果有考虑到源目所指区域有重叠的情况，加1分！ char * strcpy( char *strDest, const char *strSrc ) { if(strDest == strSrc) { return strDest; } assert( (strDest != NULL) && (strSrc != NULL) ); char *address = strDest; while( (*strDest++ = * strSrc++) != '/0' ); return address; }

 

 

 

 

第三节、小部分库函数的实现
    考察此类编写同库函数一样功能的函数经常见于大大小小的IT公司的面试题目中，以下是常见的字符串库函数的实现，希望，对你有所帮助，有任何问题，欢迎不吝指正：

//@yansha:字串末尾要加结束符'/0'，不然输出错位结果 char *strncpy(char *strDes, const char *strSrc, unsigned int count) { assert(strDes != NULL && strSrc != NULL); char *address = strDes; while (count-- && *strSrc != '/0') *strDes++ = *strSrc++; *strDes = '/0'; return address; } //查找字符串s中首次出现字符c的位置 char *strchr(const char *str, int c) { assert(str != NULL); for (; *str != (char)c; ++ str) if (*str == '/0') return NULL; return str; } int strcmp(const char *s, const char *t) { assert(s != NULL && t != NULL); while (*s && *t && *s == *t) { ++ s; ++ t; } return (*s - *t); } char *strcat(char *strDes, const char *strSrc) { assert((strDes != NULL) && (strSrc != NULL)); char *address = strDes; while (*strDes != '/0') ++ strDes; while ((*strDes ++ = *strSrc ++) != '/0') NULL; return address; } int strlen(const char *str) { assert(str != NULL); int len = 0; while (*str ++ != '/0') ++ len; return len; } //此函数，梦修改如下 char *strdup_(char *strSrc) //将字符串拷贝到新的位置 { if(strSrc!=NULL) { char *start=strSrc; int len=0; while(*strSrc++!='/0') len++; char *address=(char *)malloc(len+1); assert(address != NULL); while((*address++=*start++)!='/0'); return address-(len+1); } return NULL; } //多谢laoyi19861011指正 char *strstr(const char *strSrc, const char *str) { assert(strSrc != NULL && str != NULL); const char *s = strSrc; const char *t = str; for (; *strSrc != '/0'; ++ strSrc) { for (s = strSrc, t = str; *t != '/0' && *s == *t; ++s, ++t) NULL; if (*t == '/0') return (char *) strSrc; } return NULL; } char *strncat(char *strDes, const char *strSrc, unsigned int count) { assert((strDes != NULL) && (strSrc != NULL)); char *address = strDes; while (*strDes != '/0') ++ strDes; while (count -- && *strSrc != '/0' ) *strDes ++ = *strSrc ++; *strDes = '/0'; return address; } int strncmp(const char *s, const char *t, unsigned int count) { assert((s != NULL) && (t != NULL)); while (*s && *t && *s == *t && count --) { ++ s; ++ t; } return (*s - *t); } char *strpbrk(const char *strSrc, const char *str) { assert((strSrc != NULL) && (str != NULL)); const char *s; while (*strSrc != '/0') { s = str; while (*s != '/0') { if (*strSrc == *s) return (char *) strSrc; ++ s; } ++ strSrc; } return NULL; } int strcspn(const char *strSrc, const char *str) { assert((strSrc != NULL) && (str != NULL)); const char *s; const char *t = strSrc; while (*t != '/0') { s = str; while (*s != '/0') { if (*t == *s) return t - strSrc; ++ s; } ++ t; } return 0; } int strspn(const char *strSrc, const char *str) { assert((strSrc != NULL) && (str != NULL)); const char *s; const char *t = strSrc; while (*t != '/0') { s = str; while (*s != '/0') { if (*t == *s) break; ++ s; } if (*s == '/0') return t - strSrc; ++ t; } return 0; } char *strrchr(const char *str, int c) { assert(str != NULL); const char *s = str; while (*s != '/0') ++ s; for (-- s; *s != (char) c; -- s) if (s == str) return NULL; return (char *) s; } char* strrev(char *str) { assert(str != NULL); char *s = str, *t = str, c; while (*t != '/0') ++ t; for (-- t; s < t; ++ s, -- t) { c = *s; *s = *t; *t = c; } return str; } char *strnset(char *str, int c, unsigned int count) { assert(str != NULL); char *s = str; for (; *s != '/0' && s - str < count; ++ s) *s = (char) c; return str; } char *strset(char *str, int c) { assert(str != NULL); char *s = str; for (; *s != '/0'; ++ s) *s = (char) c; return str; } //@heyaming //对原 strtok 的修改，根据MSDN,strToken可以为NULL.实际上第一次call strtok给定一字串， //再call strtok时可以输入NULL代表要接着处理给定字串。 //所以需要用一 static 保存没有处理完的字串。同时也需要处理多个分隔符在一起的情况。 char *strtok(char *strToken, const char *str) { assert(str != NULL); static char *last; if (strToken == NULL && (strToken = last) == NULL) return (NULL); char *s = strToken; const char *t = str; while (*s != '/0') { t = str; while (*t != '/0') { if (*s == *t) { last = s + 1; if (s - strToken == 0) { strToken = last; break; } *(strToken + (s - strToken)) = '/0'; return strToken; } ++ t; } ++ s; } return NULL; } char *strupr(char *str) { assert(str != NULL); char *s = str; while (*s != '/0') { if (*s >= 'a' && *s <= 'z') *s -= 0x20; s ++; } return str; } char *strlwr(char *str) { assert(str != NULL); char *s = str; while (*s != '/0') { if (*s >= 'A' && *s <= 'Z') *s += 0x20; s ++; } return str; } void *memcpy(void *dest, const void *src, unsigned int count) { assert((dest != NULL) && (src != NULL)); void *address = dest; while (count --) { *(char *) dest = *(char *) src; dest = (char *) dest + 1; src = (char *) src + 1; } return address; } void *memccpy(void *dest, const void *src, int c, unsigned int count) { assert((dest != NULL) && (src != NULL)); while (count --) { *(char *) dest = *(char *) src; if (* (char *) src == (char) c) return ((char *)dest + 1); dest = (char *) dest + 1; src = (char *) src + 1; } return NULL; } void *memchr(const void *buf, int c, unsigned int count) { assert(buf != NULL); while (count --) { if (*(char *) buf == c) return (void *) buf; buf = (char *) buf + 1; } return NULL; } int memcmp(const void *s, const void *t, unsigned int count) { assert((s != NULL) && (t != NULL)); while (*(char *) s && *(char *) t && *(char *) s == *(char *) t && count --) { s = (char *) s + 1; t = (char *) t + 1; } return (*(char *) s - *(char *) t); } //@big： //要处理src和dest有重叠的情况，不是从尾巴开始移动就没问题了。 //一种情况是dest小于src有重叠，这个时候要从头开始移动， //另一种是dest大于src有重叠，这个时候要从尾开始移动。 void *memmove(void *dest, const void *src, unsigned int count) { assert(dest != NULL && src != NULL); char* pdest = (char*) dest; char* psrc = (char*) src; //pdest在psrc后面，且两者距离小于count时，从尾部开始移动. 其他情况从头部开始移动 if (pdest > psrc && pdest - psrc < count) { while (count--) { *(pdest + count) = *(psrc + count); } } else { while (count--) { *pdest++ = *psrc++; } } return dest; } void *memset(void *str, int c, unsigned int count) { assert(str != NULL); void *s = str; while (count --) { *(char *) s = (char) c; s = (char *) s + 1; } return str; }          
  测试：以上所有的函数，都待进一步测试，有任何问题，欢迎任何人随时不吝指出。

第四节、c标准库部分源代码

    为了给各位一个可靠的参考，以下，我摘取一些c标准框里的源代码，以飨各位：

char * __cdecl strcat (char * dst,const char * src) { char * cp = dst; while( *cp ) cp++; /* find end of dst */ while( *cp++ = *src++ ) ; /* Copy src to end of dst */ return( dst ); /* return dst */ } int __cdecl strcmp (const char * src,const char * dst) { int ret = 0 ; while( ! (ret = *(unsigned char *)src - *(unsigned char *)dst) && *dst) ++src, ++dst; if ( ret < 0 ) ret = -1 ; else if ( ret > 0 ) ret = 1 ; return( ret ); } size_t __cdecl strlen (const char * str) { const char *eos = str; while( *eos++ ) ; return( (int)(eos - str - 1) ); } char * __cdecl strncat (char * front,const char * back,size_t count) { char *start = front; while (*front++) ; front--; while (count--) if (!(*front++ = *back++)) return(start); *front = '/0'; return(start); } int __cdecl strncmp (const char * first,const char * last,size_t count) { if (!count) return(0); while (--count && *first && *first == *last) { first++; last++; } return( *(unsigned char *)first - *(unsigned char *)last ); } /* Copy SRC to DEST. */ char * strcpy (dest, src) char *dest; const char *src; { reg_char c; char *__unbounded s = (char *__unbounded) CHECK_BOUNDS_LOW (src); const ptrdiff_t off = CHECK_BOUNDS_LOW (dest) - s - 1; size_t n; do { c = *s++; s[off] = c; } while (c != '/0'); n = s - src; (void) CHECK_BOUNDS_HIGH (src + n); (void) CHECK_BOUNDS_HIGH (dest + n); return dest; } char * __cdecl strncpy (char * dest,const char * source,size_t count) { char *start = dest; while (count && (*dest++ = *source++)) /* copy string */ count--; if (count) /* pad out with zeroes */ while (--count) *dest++ = '/0'; return(start); }

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