串

串的定义：

　　由0个或多个字符组成的有限序列

//01串_String
#include "string.h"
#include "stdio.h"    
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"
 
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
 
#define MAXSIZE 40 /* 存储空间初始分配量 */
 
typedef int Status;        /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;    /* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
 
typedef char String[MAXSIZE+1]; /*  0号单元存放串的长度 */
 
/* 生成一个其值等于chars的串T */
Status StrAssign(String T,char *chars)
{ 
    int i;
    if(strlen(chars)>MAXSIZE)
        return ERROR;
    else
    {
        T[0]=strlen(chars);
        for(i=1;i<=T[0];i++)
            T[i]=*(chars+i-1);
        return OK;
    }
}
 
/* 由串S复制得串T */
Status StrCopy(String T,String S)
{ 
    int i;
    for(i=0;i<=S[0];i++)
        T[i]=S[i];
    return OK;
}
 
/* 若S为空串,则返回TRUE,否则返回FALSE */
Status StrEmpty(String S)
{ 
    if(S[0]==0)
        return TRUE;
    else
        return FALSE;
}
 
/*  初始条件: 串S和T存在 */
/*  操作结果: 若S>T,则返回值>0;若S=T,则返回值=0;若S<T,则返回值<0 */
int StrCompare(String S,String T)
{ 
    int i;
    for(i=1;i<=S[0]&&i<=T[0];++i)
        if(S[i]!=T[i])
            return S[i]-T[i];
    return S[0]-T[0];
}
 
/* 返回串的元素个数 */
int StrLength(String S)
{ 
    return S[0];
}
 
/* 初始条件:串S存在。操作结果:将S清为空串 */
Status ClearString(String S)
{ 
    S[0]=0;/*  令串长为零 */
    return OK;
}
 
/* 用T返回S1和S2联接而成的新串。若未截断，则返回TRUE，否则FALSE */
Status Concat(String T,String S1,String S2)
{
    int i;
    if(S1[0]+S2[0]<=MAXSIZE)
    { /*  未截断 */
        for(i=1;i<=S1[0];i++)
            T[i]=S1[i];
        for(i=1;i<=S2[0];i++)
            T[S1[0]+i]=S2[i];
        T[0]=S1[0]+S2[0];
        return TRUE;
    }
    else
    { /*  截断S2 */
        for(i=1;i<=S1[0];i++)
            T[i]=S1[i];
        for(i=1;i<=MAXSIZE-S1[0];i++)
            T[S1[0]+i]=S2[i];
        T[0]=MAXSIZE;
        return FALSE;
    }
}
 
/* 用Sub返回串S的第pos个字符起长度为len的子串。 */
Status SubString(String Sub,String S,int pos,int len)
{
    int i;
    if(pos<1||pos>S[0]||len<0||len>S[0]-pos+1)
        return ERROR;
    for(i=1;i<=len;i++)
        Sub[i]=S[pos+i-1];
    Sub[0]=len;
    return OK;
}
 
/* 返回子串T在主串S中第pos个字符之后的位置。若不存在,则函数返回值为0。 */
/* 其中,T非空,1≤pos≤StrLength(S)。 */
int Index(String S, String T, int pos) 
{
    int i = pos;    /* i用于主串S中当前位置下标值，若pos不为1，则从pos位置开始匹配 */
    int j = 1;                /* j用于子串T中当前位置下标值 */
    while (i <= S[0] && j <= T[0]) /* 若i小于S的长度并且j小于T的长度时，循环继续 */
    {
        if (S[i] == T[j])     /* 两字母相等则继续 */
          {
            ++i;
             ++j; 
          } 
          else                 /* 指针后退重新开始匹配 */
          {  
             i = i-j+2;        /* i退回到上次匹配首位的下一位 */
             j = 1;             /* j退回到子串T的首位 */
          }      
    }
    if (j > T[0]) 
        return i-T[0];
    else 
        return 0;
}
 
 
/*  T为非空串。若主串S中第pos个字符之后存在与T相等的子串， */
/*  则返回第一个这样的子串在S中的位置，否则返回0 */
int Index2(String S, String T, int pos) 
{
    int n,m,i;
    String sub;
    if (pos > 0) 
    {
        n = StrLength(S);    /* 得到主串S的长度 */
        m = StrLength(T);    /* 得到子串T的长度 */
        i = pos;
        while (i <= n-m+1) 
        {
            SubString (sub, S, i, m);    /* 取主串中第i个位置长度与T相等的子串给sub */
            if (StrCompare(sub,T) != 0)    /* 如果两串不相等 */
                ++i;
            else                 /* 如果两串相等 */
                return i;        /* 则返回i值 */
        }
    }
    return 0;    /* 若无子串与T相等，返回0 */
}
 
 
/*  初始条件: 串S和T存在,1≤pos≤StrLength(S)+1 */
/*  操作结果: 在串S的第pos个字符之前插入串T。完全插入返回TRUE,部分插入返回FALSE */
Status StrInsert(String S,int pos,String T)
{ 
    int i;
    if(pos<1||pos>S[0]+1)
        return ERROR;
    if(S[0]+T[0]<=MAXSIZE)
    { /*  完全插入 */
        for(i=S[0];i>=pos;i--)
            S[i+T[0]]=S[i];
        for(i=pos;i<pos+T[0];i++)
            S[i]=T[i-pos+1];
        S[0]=S[0]+T[0];
        return TRUE;
    }
    else
    { /*  部分插入 */
        for(i=MAXSIZE;i<=pos;i--)
            S[i]=S[i-T[0]];
        for(i=pos;i<pos+T[0];i++)
            S[i]=T[i-pos+1];
        S[0]=MAXSIZE;
        return FALSE;
    }
}
 
/*  初始条件: 串S存在,1≤pos≤StrLength(S)-len+1 */
/*  操作结果: 从串S中删除第pos个字符起长度为len的子串 */
Status StrDelete(String S,int pos,int len)
{ 
    int i;
    if(pos<1||pos>S[0]-len+1||len<0)
        return ERROR;
    for(i=pos+len;i<=S[0];i++)
        S[i-len]=S[i];
    S[0]-=len;
    return OK;
}
 
/*  初始条件: 串S,T和V存在,T是非空串（此函数与串的存储结构无关） */
/*  操作结果: 用V替换主串S中出现的所有与T相等的不重叠的子串 */
Status Replace(String S,String T,String V)
{ 
    int i=1; /*  从串S的第一个字符起查找串T */
    if(StrEmpty(T)) /*  T是空串 */
        return ERROR;
    do
    {
        i=Index(S,T,i); /*  结果i为从上一个i之后找到的子串T的位置 */
        if(i) /*  串S中存在串T */
        {
            StrDelete(S,i,StrLength(T)); /*  删除该串T */
            StrInsert(S,i,V); /*  在原串T的位置插入串V */
            i+=StrLength(V); /*  在插入的串V后面继续查找串T */
        }
    }while(i);
    return OK;
}
 
/*  输出字符串T */
void StrPrint(String T)
{ 
    int i;
    for(i=1;i<=T[0];i++)
        printf("%c",T[i]);
    printf("\n");
}
 
 
int main()
{
    
    int i,j;
    Status k;
    char s;
    String t,s1,s2;
    printf("请输入串s1: ");
    
    k=StrAssign(s1,"abcd");
    if(!k)
    {
        printf("串长超过MAXSIZE(=%d)\n",MAXSIZE);
        exit(0);
    }
    printf("串长为%d 串空否？%d(1:是 0:否)\n",StrLength(s1),StrEmpty(s1));
    StrCopy(s2,s1);
    printf("拷贝s1生成的串为: ");
    StrPrint(s2);
    printf("请输入串s2: ");
    
    k=StrAssign(s2,"efghijk");
    if(!k)
    {
        printf("串长超过MAXSIZE(%d)\n",MAXSIZE);
        exit(0);
    }
    i=StrCompare(s1,s2);
    if(i<0)
        s='<';
    else if(i==0)
        s='=';
    else
        s='>';
    printf("串s1%c串s2\n",s);
    k=Concat(t,s1,s2);
    printf("串s1联接串s2得到的串t为: ");
    StrPrint(t);
    if(k==FALSE)
        printf("串t有截断\n");
    ClearString(s1);
    printf("清为空串后,串s1为: ");
    StrPrint(s1);
    printf("串长为%d 串空否？%d(1:是 0:否)\n",StrLength(s1),StrEmpty(s1));
    printf("求串t的子串,请输入子串的起始位置,子串长度: ");
 
    i=2;
    j=3;
    printf("%d,%d \n",i,j);
 
    k=SubString(s2,t,i,j);
    if(k)
    {
        printf("子串s2为: ");
        StrPrint(s2);
    }
    printf("从串t的第pos个字符起,删除len个字符，请输入pos,len: ");
    
    i=4;
    j=2;
    printf("%d,%d \n",i,j);
 
 
    StrDelete(t,i,j);
    printf("删除后的串t为: ");
    StrPrint(t);
    i=StrLength(s2)/2;
    StrInsert(s2,i,t);
    printf("在串s2的第%d个字符之前插入串t后,串s2为:\n",i);
    StrPrint(s2);
    i=Index(s2,t,1);
    printf("s2的第%d个字母起和t第一次匹配\n",i);
    SubString(t,s2,1,1);
    printf("串t为：");
    StrPrint(t);
    Concat(s1,t,t);
    printf("串s1为：");
    StrPrint(s1);
    Replace(s2,t,s1);
    printf("用串s1取代串s2中和串t相同的不重叠的串后,串s2为: ");
    StrPrint(s2);
 
 
    return 0;
}
 

//02模式匹配_KMP
#include "string.h"
#include "stdio.h"    
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"
 
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 100 /* 存储空间初始分配量 */
 
typedef int Status;        /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;    /* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
 
typedef char String[MAXSIZE+1]; /*  0号单元存放串的长度 */
 
/* 生成一个其值等于chars的串T */
Status StrAssign(String T,char *chars)
{ 
    int i;
    if(strlen(chars)>MAXSIZE)
        return ERROR;
    else
    {
        T[0]=strlen(chars);
        for(i=1;i<=T[0];i++)
            T[i]=*(chars+i-1);
        return OK;
    }
}
 
Status ClearString(String S)
{ 
    S[0]=0;/*  令串长为零 */
    return OK;
}
 
/*  输出字符串T。 */
void StrPrint(String T)
{ 
    int i;
    for(i=1;i<=T[0];i++)
        printf("%c",T[i]);
    printf("\n");
}
 
/*  输出Next数组值。 */
void NextPrint(int next[],int length)
{ 
    int i;
    for(i=1;i<=length;i++)
        printf("%d",next[i]);
    printf("\n");
}
 
/* 返回串的元素个数 */
int StrLength(String S)
{ 
    return S[0];
}
 
/* 朴素的模式匹配法 */
int Index(String S, String T, int pos) 
{
    int i = pos;    /* i用于主串S中当前位置下标值，若pos不为1，则从pos位置开始匹配 */
    int j = 1;                /* j用于子串T中当前位置下标值 */
    while (i <= S[0] && j <= T[0]) /* 若i小于S的长度并且j小于T的长度时，循环继续 */
    {
        if (S[i] == T[j])     /* 两字母相等则继续 */
          {
            ++i;
             ++j; 
          } 
          else                 /* 指针后退重新开始匹配 */
          {  
             i = i-j+2;        /* i退回到上次匹配首位的下一位 */
             j = 1;             /* j退回到子串T的首位 */
          }      
    }
    if (j > T[0]) 
        return i-T[0];
    else 
        return 0;
}
 
/* 通过计算返回子串T的next数组。 */
void get_next(String T, int *next) 
{
    int i,j;
      i=1;
      j=0;
      next[1]=0;
      while (i<T[0])  /* 此处T[0]表示串T的长度 */
     {
        if(j==0 || T[i]== T[j])     /* T[i]表示后缀的单个字符，T[j]表示前缀的单个字符 */
        {
              ++i;  
            ++j;  
            next[i] = j;
        } 
        else 
            j= next[j];    /* 若字符不相同，则j值回溯 */
      }
}
 
/* 返回子串T在主串S中第pos个字符之后的位置。若不存在，则函数返回值为0。 */
/*  T非空，1≤pos≤StrLength(S)。 */
int Index_KMP(String S, String T, int pos) 
{
    int i = pos;        /* i用于主串S中当前位置下标值，若pos不为1，则从pos位置开始匹配 */
    int j = 1;            /* j用于子串T中当前位置下标值 */
    int next[255];        /* 定义一next数组 */
    get_next(T, next);    /* 对串T作分析，得到next数组 */
    while (i <= S[0] && j <= T[0]) /* 若i小于S的长度并且j小于T的长度时，循环继续 */
    {
        if (j==0 || S[i] == T[j])     /* 两字母相等则继续，与朴素算法增加了j=0判断 */
          {
             ++i;
             ++j; 
          } 
          else             /* 指针后退重新开始匹配 */
               j = next[j];/* j退回合适的位置，i值不变 */
    }
    if (j > T[0]) 
        return i-T[0];
    else 
        return 0;
}
 
/* 求模式串T的next函数修正值并存入数组nextval */
void get_nextval(String T, int *nextval) 
{
      int i,j;
      i=1;
      j=0;
      nextval[1]=0;
      while (i<T[0])  /* 此处T[0]表示串T的长度 */
     {
        if(j==0 || T[i]== T[j])     /* T[i]表示后缀的单个字符，T[j]表示前缀的单个字符 */
        {
              ++i;  
            ++j;  
            if (T[i]!=T[j])      /* 若当前字符与前缀字符不同 */
                nextval[i] = j;    /* 则当前的j为nextval在i位置的值 */
              else 
                nextval[i] = nextval[j];    /* 如果与前缀字符相同，则将前缀字符的 */
                                            /* nextval值赋值给nextval在i位置的值 */
        } 
        else 
            j= nextval[j];            /* 若字符不相同，则j值回溯 */
      }
}
 
int Index_KMP1(String S, String T, int pos) 
{
    int i = pos;        /* i用于主串S中当前位置下标值，若pos不为1，则从pos位置开始匹配 */
    int j = 1;            /* j用于子串T中当前位置下标值 */
    int next[255];        /* 定义一next数组 */
    get_nextval(T, next);    /* 对串T作分析，得到next数组 */
    while (i <= S[0] && j <= T[0]) /* 若i小于S的长度并且j小于T的长度时，循环继续 */
    {
        if (j==0 || S[i] == T[j])     /* 两字母相等则继续，与朴素算法增加了j=0判断 */
          {
             ++i;
             ++j; 
          } 
          else             /* 指针后退重新开始匹配 */
               j = next[j];/* j退回合适的位置，i值不变 */
    }
    if (j > T[0]) 
        return i-T[0];
    else 
        return 0;
}
 
int main()
{
    int i,*p;
    String s1,s2;
    
    StrAssign(s1,"abcdex");
    printf("子串为: ");
    StrPrint(s1);
    i=StrLength(s1);
    p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
    get_next(s1,p); 
    printf("Next为: ");
    NextPrint(p,StrLength(s1));
    printf("\n");
 
    StrAssign(s1,"abcabx");
    printf("子串为: ");
    StrPrint(s1);
    i=StrLength(s1);
    p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
    get_next(s1,p); 
    printf("Next为: ");
    NextPrint(p,StrLength(s1));
    printf("\n");
 
    StrAssign(s1,"ababaaaba");
    printf("子串为: ");
    StrPrint(s1);
    i=StrLength(s1);
    p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
    get_next(s1,p); 
    printf("Next为: ");
    NextPrint(p,StrLength(s1));
    printf("\n");
 
    StrAssign(s1,"aaaaaaaab");
    printf("子串为: ");
    StrPrint(s1);
    i=StrLength(s1);
    p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
    get_next(s1,p); 
    printf("Next为: ");
    NextPrint(p,StrLength(s1));
    printf("\n");
 
    StrAssign(s1,"ababaaaba");
    printf("   子串为: ");
    StrPrint(s1);
    i=StrLength(s1);
    p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
    get_next(s1,p); 
    printf("   Next为: ");
    NextPrint(p,StrLength(s1));
    get_nextval(s1,p); 
    printf("NextVal为: ");
    NextPrint(p,StrLength(s1));
    printf("\n");
 
    StrAssign(s1,"aaaaaaaab");
    printf("   子串为: ");
    StrPrint(s1);
    i=StrLength(s1);
    p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
    get_next(s1,p); 
    printf("   Next为: ");
    NextPrint(p,StrLength(s1));
    get_nextval(s1,p); 
    printf("NextVal为: ");
    NextPrint(p,StrLength(s1));
 
    printf("\n");
 
    StrAssign(s1,"00000000000000000000000000000000000000000000000001");
    printf("主串为: ");
    StrPrint(s1);
    StrAssign(s2,"0000000001");
    printf("子串为: ");
    StrPrint(s2);
    printf("\n");
    printf("主串和子串在第%d个字符处首次匹配（朴素模式匹配算法）\n",Index(s1,s2,1));
    printf("主串和子串在第%d个字符处首次匹配（KMP算法） \n",Index_KMP(s1,s2,1));
    printf("主串和子串在第%d个字符处首次匹配（KMP改良算法） \n",Index_KMP1(s1,s2,1));
 
    return 0;
}