串（C++实现）

标签：c++   串   bf算法   kmp算法   

本段程序实现串的存储结构是采用堆的动态分配存储表示，并实现了几乎所有常用的串的配套函数

其中逻辑性比较强的就是串的模式匹配算法，在下面的程序中，分别用BF算法和KMP算法对其进行了

实现。

#include<iostream>
using namespace std;

struct HString
{
	HString()
	{
		ch = 0;
		length = 0;
	}
	char * ch;//字符存储区
	int length;//串长
};
void ClearString(HString & T);
//用C字符串进行初始化
void StrAssign(HString & T,char s[])
{
	free(T.ch);
	T.length = 0;
	for(;‘\0‘!=s[T.length];(T.length)++);
	T.ch =(char *)malloc(T.length*(sizeof(char)));
	if(!T.ch) exit(0);
	for(int i=0;‘\0‘!=s[i];i++)
	{
		T.ch[i] = s[i];
	}
}

//串的复制
void StrCopy(HString & T,HString & S)
{
	ClearString(T);
	T.length = S.length;
	T.ch = (char*)malloc(T.length*(sizeof(char)));
	if(!T.ch) exit(0);
	for(int i=0;i<T.length;i++)
	{
		T.ch[i] = S.ch[i];
	}
}

//串的比较
int StrCompare(HString & T,HString & S)
{
	for(int i=0;i<T.length&&i<S.length;i++)
	{
		if(T.ch[i]!=S.ch[i])  return T.ch[i]-S.ch[i];
	}
	return T.length - S.length;
}

//返回串的长度
int StrLength(HString & T)
{
	return T.length;
}

//清空串
void ClearString(HString & T)
{
	free(T.ch);
	T.length = 0;
}

//连接两个串构成一个新串
void Concat(HString & T,HString & S1,HString & S2)
{
	ClearString(T);
	T.length = S1.length + S2.length;
	T.ch = (char*)malloc(T.length*(sizeof(char)));
	if(!T.ch) exit(0);
	int i = 0;
	for(;i<S1.length;i++)
	{
		T.ch[i] = S1.ch[i];
	}
	for(int j = 0;j<S2.length;j++,i++)
	{
		T.ch[i] = S2.ch[j];
	}
}

//用Sub串返回S的第pos个字符起长度为len的字串Sub  
bool SubString(HString & Sub,HString & S,int pos,int len)
{
	if(S.length<(pos+len-1)) return false;
	Sub.length = len;
	Sub.ch = (char*)malloc(Sub.length*(sizeof(char)));
	if(!Sub.ch) exit(0);
	for(int i = 0;i<len;i++)
	{
		Sub.ch[i] = S.ch[pos+i-1];
	}
	return true;
}

/*
//串的模式匹配
//若主串S中存在和串T值相同的字串，则返回它在主串S中第pos个字符之后的第一次出现的位置，否则返回-1
*/
//算法一：BF算法
int Index_BF(HString &S,HString &T,int pos)
{
	int i = pos ,j = 0;
	while(i<S.length&&j<T.length)
	{
		if(S.ch[i] == T.ch[j])
	 {
	   i++;
	   j++;
	 }else
		{
	   i = i-j+1;
	   j = 0;
	 }
	}
	if(j>=T.length) return i - T.length;
	else return -1;
}
//算法二：KMP算法  ---  辅助函数（初始化并发next数组）
void Get_next(HString &T,int next[])
{
 int i = 1,j;
 next[0] = 0;
 next[1] = 0;
 j = next[1];
 for(;i<T.length;)
 {
	 if(0==j||T.ch[i] == T.ch[j])
	 {
		 if(0==j&&T.ch[i] != T.ch[j]) 
		 {next[++i] = j;}
		 else
		 {
			  next[++i] = ++j;
		 }
	 }
	 else
	 {
	 j = next[j];
	 }
 }
}

//算法二：KMP算法  ---  实现函数 
int Index_KMP(HString &S,HString &T,int pos)
{
 int * next = new int[T.length];
 Get_next(T,next);
 int i = pos,j = 0;
 for(;i<S.length&&j<T.length;)
 {
		if(S.ch[i] == T.ch[j])
	  {
	     j++;
		 i++;
	  }
	   else
	   {
		   if(0==j) i++;
		   else j = next[j];
	   }
 }
 if(j>=T.length)
 {
	 return i - T.length;
 }
 else{
	return -1;
 }
}

//用V替换S中所有与T相等的不重叠的字串
//替换的前提是被替换的字符串T和替换的字符串的长度相等  Replace(str2,str3,strV);
bool Replace(HString & S,HString &T,HString &V)
{
	if(T.length!=V.length) return false;
	int pos =0;
	while (pos<S.length)
	{
	pos = Index_BF(S,T,pos);
	if(-1==pos) return true;
	else{
	for(int i = 0;i<T.length;i++)
	{
		S.ch[i+pos] = V.ch[i];
	}
	pos += V.length;
	}
	}
}

//在串S的第pos个字符之前插入串T
bool StrInsert(HString &S,int pos,HString &T)
{
	--pos;
	if(S.length<pos) return false;
	HString ss;
	StrCopy(ss,S);
	ClearString(S);
	S.length = ss.length + T.length;
	S.ch = (char*)malloc(S.length*(sizeof(char)));
	if(!S.ch) exit(0);
	int i =0;
	for(;i<pos;i++)
	{
		S.ch[i] = ss.ch[i];
	}
	for(int j=0;j<T.length;j++)
	{
		S.ch[i++] = T.ch[j];
	}
	for(;pos<ss.length;pos++)
	{
		S.ch[i++] = ss.ch[pos];
	}
	return true;
}

//从串S中删除第pos个字符起长度为len的字串
bool StrDelete(HString &S,int pos,int len)
{
	if(S.length<(pos+len-1))return false;
	HString ss;
	StrCopy(ss,S);
	ClearString(S);
	S.length = ss.length - len;
	S.ch = (char*)malloc(S.length*(sizeof(char)));
	if(!S.ch)exit(0);
	int i = 0;
	for(;i<pos;i++)
	{
		S.ch[i] = ss.ch[i];
	}
	for(pos = pos+len;pos<ss.length;pos++)
	{
		S.ch[i++] = ss.ch[pos];
	}
	return true;
}
//遍历访问串中的每一个字符
void Visit(HString & T,void(*visit)(char &))
{
  for(int i = 0;i<T.length;i++)
  {
   (*visit)(T.ch[i]);
  }
}

//测试函数
void fun(char &t)
{
 cout<<t;
}
int main()
{
  
//创建一个空串
	HString str;
//用C字符串进行初始化      
	char c[] = "ILOVEYOU";
	cout<<"用C字符串进行初始化 :str:"<<endl;
	StrAssign(str,c);
	//输出
	Visit(str,fun);
	cout<<endl;
//返回串的长度
	cout<<"str串的长度是："<<StrLength(str)<<endl;
//串的复制
    HString str1;
	StrCopy(str1,str);
	cout<<"串的复制 str1:"<<endl;
	//输出
	Visit(str1,fun);
	cout<<endl;
//串的比较
	int s = StrCompare(str,str1);
	if(s==0)
	{
	 cout<<"str=str1"<<endl;
	}
	if(s>0)
	{
	 cout<<"str>str1"<<endl;
	}
	if(s<0)
	{
	 cout<<"str<str1"<<endl;
	}
//连接两个串构成一个新串
    HString str2;
	Concat(str2,str,str1);
	cout<<"连接两个串构成一个新串 str2:"<<endl;
	//输出
	Visit(str2,fun);
	cout<<endl;
//用Sub串返回S的第pos个字符起长度为len的字串Sub
	HString str3;
	cout<<"用Sub串返回S的第7个字符起长度为2的字串str3: "<<endl;
	SubString(str3,str,7,2);
	//输出
	Visit(str3,fun);
	cout<<endl;
//串的模式匹配  查找子串在主串中第一次出现的位置
	cout<<"BF算法：查找子串str3在主串str1中第一次出现的位置"<<endl;
	int index = Index_BF(str1,str3,0);
	if(-1==index)
	{
	  cout<<"BF算法：未找到子串str3"<<endl;
	}
	else
	{
	 cout<<"BF算法：查找子串str3在主串str1中第一次出现的下标为："<<index<<endl;
	}

	cout<<"KMP算法：查找子串str3在主串str1中第一次出现的位置"<<endl;
	int index2 = Index_KMP(str1,str3,0);
	if(-1==index2)
	{
	  cout<<"KMP算法：未找到子串str3"<<endl;
	}
	else
	{
	 cout<<"KMP算法：查找子串str3在主串str1中第一次出现的下标为："<<index2<<endl;
	}

//用V替换S中所有与T相等的不重叠的字串
	HString strV;
	StrAssign(strV,"ZR");
	cout<<"用“ZR”替换主串Str2中所有的子串str3"<<endl;
	Replace(str2,str3,strV);
	//输出
	Visit(str2,fun);
	cout<<endl;

//在串str2的第pos个字符之前插入串str3
	cout<<"在串str2的第2个字符之前插入串str3"<<endl;
	StrInsert(str2,2,str3);
	//输出
	Visit(str2,fun);
	cout<<endl;

//从串Str2中删除第pos个字符起长度为len的字串
	cout<<"从串Str2中删除第2个字符起长度为3的字串"<<endl;
	StrDelete(str2,2,3);
	//输出
	Visit(str2,fun);
	cout<<endl;
}

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