数据结构笔记（十三）-- 串的堆分配存储表示
2024-04-04 00:23:15
串的堆分配存储表示
一、堆分配存储概述
堆分配内存仍是一组地址连续的存储单元来存放串值字符序列，但是存储空间实在程序执行过程中动态分配而得。在C语言中，存在一个称为“堆”的自由存储区，并由C语言的动态分配函数malloc()和free()来管理。利用函数malloc()为每个新产生的串分配一块实际串长所需的存储空间，若分配成功，则返回一个指向起始地址的指针，作为串的基址，同时为了方便以后的处理，约定串长也作为存储结构的一部分。
二、串的堆分配存储结构
三、串的操作
//1、初始化(产生空串)字符串S
void InitString(pHString S);
//2、将S清为空串
void ClearString(pHString S);
//3、生成一个其值等于串常量chars的串S
void StrAssign(pHString S, char *chars);
//4、显示字符串
void StrShow(pHString S);
//5、复制串S到T
void StrCopy(pHString T, pHString S);
//6、判断串是否为空，若为空返回True，否则返回false
bool StrEmpty(pHString S);
//7、比较两个串的最前面字符的ASCII码的大小，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(pHString S, pHString T);
//8、返回S的元素个数，称为串的长度
int StrLength(pHString &S);
//9、用T返回由S1和S2联接而成的新串
void StrConcat(pHString S1, pHString S2, pHString T);
//10、用Sub返回串S的第pos个字符起长度为len的子串。
bool StrSub(pHString Sub, pHString S, int pos, int len);
//11、找出子串T值主串S中的位置（与子串首字符相等的位置）
int Index1(pHString S, pHString T);
//12、 返回子串T在主串S中第pos个字符之后的位置。若不存在，则函数值为0,其中，T非空，1≤pos≤StrLength(S)。
int Index2(pHString S, pHString T, int pos);
//13、从串S中删除第pos个字符起长度为len的子串,从新申请空间
bool StrDelete1(pHString S, int pos, int len);
//14、从串S中删除第pos个字符起长度为len的子串，调整内存空间
bool StrDelete2(pHString S, int pos, int len);
typedef struct HString
{char * ch; // 若是非空串，则按串长分配存储区，否则ch为NULLint length; // 串长度
}HString,*pHString;
1、初始化(产生空串)字符串S
void InitString(pHString S)
{ S->ch = NULL;S->length = 0;
}
2、将S清为空串
void ClearString(pHString S)
{ free(S->ch);S->ch = NULL;S->length = 0;
}
3、生成一个其值等于串常量chars的串S
void StrAssign(pHString S, char *chars)
{int i, j;if (S->ch)//若S的指针不为空则释放S指针域所指向的空间free(S->ch); // 释放S原有空间i = strlen(chars); // 求chars的长度iif (!i)//若果字符串为空则清空S（相当于复制了一个空字符串）{ // chars的长度为0S->ch = NULL;S->length = 0;}else{ // chars的长度不为0S->ch = (char*)malloc(i * sizeof(char)); // 分配大小跟chars大小相同的串空间if (!S->ch) // 分配串空间失败exit(-1);for (j = 0; j < i; j++) // 复制串S->ch[j] = chars[j];S->length = i;}
}
4、显示字符串
void StrShow(pHString S)
{ int i;for (i = 0; i < S->length; i++)printf("%c", S->ch[i]);printf("\n");
}
5、复制串S到T
void StrCopy(pHString T,pHString S )
{if (T->ch)free(T->ch); // 释放T原有空间T->ch = (char *)malloc(S->length*(sizeof(char)));//申请内存if (T->ch == NULL){printf("内存分配失败！");exit(-1);}for (int i = 0; i < S->length; i++)//逐一复制{T->ch[i] = S->ch[i];}T->length = S->length;//复制串长}
6、判断串是否为空，若为空返回True，否则返回false
bool StrEmpty(pHString S)
{if (S->length==0&&S->ch==NULL)//空串标志{return true;}else{return false;}
}
7、比较两个串的最前面字符的ASCII码的大小，若S>T，则返回值>0；若S=T，则返回值=0；若S<T，则返回值<0
8、返回S的元素个数，称为串的长度
int StrLength(pHString &S)
{ return S->length;
}
9、用T返回由S1和S2联接而成的新串
void StrConcat(pHString S1, pHString S2, pHString T)
{if (T->ch)free(T->ch); // 释放T原有空间T->ch = (char *)malloc((S1->length + S2->length)*(sizeof(char)));//申请内存if (T->ch == NULL){printf("内存分配失败！");exit(-1);}for (int i = 0; i < S1->length; i++)//逐一复制S1{T->ch[i] = S1->ch[i];}for (int i = 0; i < S2->length; i++)//接着逐一复制S2{T->ch[S1->length +i] = S2->ch[i];}T->length = (S1->length + S2->length);//复制总串长
}
10、用Sub返回串S的第pos个字符起(包括pos位置处的字符)长度为len的子串。
bool StrSub(pHString Sub,pHString S,int pos,int len)
{if (StrEmpty(S)){return false;}if (pos<1||pos>S->length||len<0||len>S->length-pos+1)//排除不符合条件的pos和len{return false;}if (Sub->ch)free(Sub->ch); // 释放旧空间if (!len) // 空子串{Sub->ch = NULL;Sub->length = 0;}else{Sub->ch = (char*)malloc(len * sizeof(char));//申请len个空间if (!Sub->ch)exit(-1);}for (int i = pos; i < pos+len; i++)//逐个复制{Sub->ch[i - pos] = S->ch[i-1];}Sub->length = len;//保存长度return true;
}
11、找出子串T值在主串S中的位置（与子串首字符相等的位置）
int Index1(pHString S, pHString T)
{int i,j;for (i = 0; i < S->length; i++)//循环主串{if (S->ch[i] == T->ch[0])//如果在主串中找到一个与子串的第一个字符相等的字符时{int cont = 1;//计数变量for (j = 0; j < T->length; j++)//遍历子串{if (T->ch[j + 1] != S->ch[i + j+1])//在遍历T[0]时如果有不一致时退出遍历{break;}else//否则计数{cont++;if (cont == T->length)//当有T[0]个字符相同时则找到子串位置return i+1;}}}continue;}return 0;//不存在时
}
12、返回子串T在主串S中第pos个字符之后的位置。若不存在，则函数值为0,其中，T非空，1≤pos≤StrLength(S)。
int Index2(pHString S, pHString T, int pos)
{int i, j;if (1 <= pos && pos <= S->length){i = pos;//从主串的第pos个字符开始和子串的第一个字符比较j = 0;while (i <= S->length && j < T->length){if (S->ch[i] == T->ch[j]) // 若找到主串字符与子串首字符相等时继续比较后继字符{++i;++j;}else // 指针后退，主串字符下标后移一位，重新开始匹配{i = i + 1;j = 0;}}if (j == T->length)//条件成立，子串在主串中return i - T->length+1;//因为i是下标，下标编程序号需要+1elsereturn 0;}elsereturn 0;
}
13、从串S中删除第pos个字符起长度为len的子串,从新申请空间
bool StrDelete1(pHString S, int pos, int len)
{if (StrEmpty(S))//S为空时{return false;}if (pos<1||pos>S->length||len<0||len>S->length-pos+1)//pos和len不满足条件时{return false;}char *pNew = (char*)malloc((S->length - len) * sizeof(char));//从新申请空间if (pNew==NULL)//申请失败{return false;}for (int i = 0; i < pos-1; i++)//复制pos前的字符{pNew[i] = S->ch[i];}for (int i = pos+len-1; i < S->length; i++)//复制pos+len-1后的字符{pNew[i-len] = S->ch[i];}free(S->ch);//释放原内存S->ch = pNew;S->length = S->length - len;//更新长度return true;
}
14、从串S中删除第pos个字符起长度为len的子串，调整内存空间
bool StrDelete2(pHString S, int pos, int len)
{int i;if (StrEmpty(S))//S为空时{return false;}if (S->length < pos + len - 1)//pos和len不满足条件时return false;for (i = pos - 1; i <= S->length - len; i++)//从pos + len - 1起，之后的元素向前移动S->ch[i] = S->ch[i + len];S->length -= len;S->ch = (char*)realloc(S->ch, S->length * sizeof(char));//调整S->ch的空间return true;
}
最后给出完整代码
// 串的堆分配存储.cpp
#include<string.h>
#include<malloc.h> // malloc()等
#include<stdio.h> // EOF(=^Z或F6),NULL
#include<stdlib.h> // atoi()typedef struct HString
{char * ch; // 若是非空串，则按串长分配存储区，否则ch为NULLint length; // 串长度
}HString,*pHString;//1、初始化(产生空串)字符串S
void InitString(pHString S);
//2、将S清为空串
void ClearString(pHString S);
//3、生成一个其值等于串常量chars的串S
void StrAssign(pHString S, char *chars);
//4、显示字符串
void StrShow(pHString S);
//5、复制串S到T
void StrCopy(pHString T, pHString S);
//6、判断串是否为空，若为空返回True，否则返回false
bool StrEmpty(pHString S);
//7、比较两个串的最前面字符的ASCII码的大小，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(pHString S, pHString T);
//8、返回S的元素个数，称为串的长度
int StrLength(pHString &S);
//9、用T返回由S1和S2联接而成的新串
void StrConcat(pHString S1, pHString S2, pHString T);
//10、用Sub返回串S的第pos个字符起长度为len的子串。
bool StrSub(pHString Sub, pHString S, int pos, int len);
//11、找出子串T值主串S中的位置（与子串首字符相等的位置）
int Index1(pHString S, pHString T);
//12、 返回子串T在主串S中第pos个字符之后的位置。若不存在，则函数值为0,其中，T非空，1≤pos≤StrLength(S)。
int Index2(pHString S, pHString T, int pos);
//13、从串S中删除第pos个字符起长度为len的子串,从新申请空间
bool StrDelete1(pHString S, int pos, int len);
//14、从串S中删除第pos个字符起长度为len的子串，调整内存空间
bool StrDelete2(pHString S, int pos, int len);int main()
{HString S, T, S1,Sub;InitString(&S); InitString(&S1); InitString(&T);InitString(&Sub);char chars[] = "god bye!";StrAssign(&S, chars);StrShow(&S);StrCopy(&T,&S);StrShow(&T);if (StrEmpty(&S)){printf("串S为空\n");}else{printf("串S不为空\n");}char char1[] = "god hello!";StrAssign(&T, char1);StrShow(&T);printf("比较S和T的结果%d\n", StrCompare(&S, &T));StrAssign(&S1, char1);printf("拼接字符串");StrShow(&S);StrShow(&S1);StrConcat(&S,&S1,&T);StrShow(&T);int pos = 3, len = 3;if (StrSub(&Sub, &S, pos, len)){StrShow(&Sub);}HString SS, TT;InitString(&SS);InitString(&TT);char char2[] = "abcdefghijklmn";char char3[] = "bcd";StrAssign(&SS, char2);StrShow(&SS);StrAssign(&TT, char3);printf("子串T在主串S中的位置为 %d\n", Index1(&SS,&TT));printf("子串T在主串S中的位置为 %d\n", Index2(&SS,&TT,5));StrShow(&SS);StrDelete1(&SS, pos, 3);StrShow(&SS);StrDelete2(&SS, pos, 3);StrShow(&SS);return 0;
}//1、初始化(产生空串)字符串S
void InitString(pHString S)
{ S->ch = NULL;S->length = 0;
}//2、将S清为空串
void ClearString(pHString S)
{ free(S->ch);S->ch = NULL;S->length = 0;
}
//3、生成一个其值等于串常量chars的串S
void StrAssign(pHString S, char *chars)
{int i, j;if (S->ch)//若S的指针不为空则释放S指针域所指向的空间free(S->ch); // 释放S原有空间i = strlen(chars); // 求chars的长度iif (!i)//若果字符串为空则清空S（相当于复制了一个空字符串）{ // chars的长度为0S->ch = NULL;S->length = 0;}else{ // chars的长度不为0S->ch = (char*)malloc(i * sizeof(char)); // 分配大小跟chars大小相同的串空间if (!S->ch) // 分配串空间失败exit(-1);for (j = 0; j < i; j++) // 复制串S->ch[j] = chars[j];S->length = i;}
}
//4、显示字符串
void StrShow(pHString S)
{ int i;for (i = 0; i < S->length; i++)printf("%c", S->ch[i]);printf("\n");
}
//5、复制串S到T
void StrCopy(pHString T,pHString S )
{if (T->ch)free(T->ch); // 释放T原有空间T->ch = (char *)malloc(S->length*(sizeof(char)));//申请内存if (T->ch == NULL){printf("内存分配失败！");exit(-1);}for (int i = 0; i < S->length; i++)//逐一复制{T->ch[i] = S->ch[i];}T->length = S->length;//复制串长}
//6、判断串是否为空，若为空返回True，否则返回false
bool StrEmpty(pHString S)
{if (S->length==0&&S->ch==NULL)//空串标志{return true;}else{return false;}
}
//7、比较两个串的最前面字符的ASCII码的大小，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(pHString S, pHString T)
{for (int i = 0; i < S->length&&T->length; i++){if (S->ch[i]!=T->ch[i])//逐一比较字符{return S->ch[i] - T->ch[i];//一旦不相等，则返回不想等字符的ASCII码的差值}}return S->length - T->length;//如果全部相等则返回其长度差值
}
//8、返回S的元素个数，称为串的长度
int StrLength(pHString &S)
{ return S->length;
}
//9、用T返回由S1和S2联接而成的新串
void StrConcat(pHString S1, pHString S2, pHString T)
{if (T->ch)free(T->ch); // 释放T原有空间T->ch = (char *)malloc((S1->length + S2->length)*(sizeof(char)));//申请内存if (T->ch == NULL){printf("内存分配失败！");exit(-1);}for (int i = 0; i < S1->length; i++)//逐一复制S1{T->ch[i] = S1->ch[i];}for (int i = 0; i < S2->length; i++)//接着逐一复制S2{T->ch[S1->length +i] = S2->ch[i];}T->length = (S1->length + S2->length);//复制总串长
}//10、用Sub返回串S的第pos个字符起(包括pos位置处的字符)长度为len的子串。
bool StrSub(pHString Sub,pHString S,int pos,int len)
{if (StrEmpty(S)){return false;}if (pos<1||pos>S->length||len<0||len>S->length-pos+1)//排除不符合条件的pos和len{return false;}if (Sub->ch)free(Sub->ch); // 释放旧空间if (!len) // 空子串{Sub->ch = NULL;Sub->length = 0;}else{Sub->ch = (char*)malloc(len * sizeof(char));//申请len个空间if (!Sub->ch)exit(-1);}for (int i = pos; i < pos+len; i++)//逐个复制{Sub->ch[i - pos] = S->ch[i-1];}Sub->length = len;//保存长度return true;
}
//11、找出子串T值在主串S中的位置（与子串首字符相等的位置）
int Index1(pHString S, pHString T)
{int i,j;for (i = 0; i < S->length; i++)//循环主串{if (S->ch[i] == T->ch[0])//如果在主串中找到一个与子串的第一个字符相等的字符时{int cont = 1;//计数变量for (j = 0; j < T->length; j++)//遍历子串{if (T->ch[j + 1] != S->ch[i + j+1])//在遍历T[0]时如果有不一致时退出遍历{break;}else//否则计数{cont++;if (cont == T->length)//当有T[0]个字符相同时则找到子串位置return i+1;}}}continue;}return 0;//不存在时
}//12、返回子串T在主串S中第pos个字符之后的位置。若不存在，则函数值为0,其中，T非空，1≤pos≤StrLength(S)。
int Index2(pHString S, pHString T, int pos)
{int i, j;if (1 <= pos && pos <= S->length){i = pos;//从主串的第pos个字符开始和子串的第一个字符比较j = 0;while (i <= S->length && j < T->length){if (S->ch[i] == T->ch[j]) // 若找到主串字符与子串首字符相等时继续比较后继字符{++i;++j;}else // 指针后退，主串字符下标后移一位，重新开始匹配{i = i + 1;j = 0;}}if (j == T->length)//条件成立，子串在主串中return i - T->length+1;//因为i是下标，下标编程序号需要+1elsereturn 0;}elsereturn 0;
}//13、从串S中删除第pos个字符起长度为len的子串,从新申请空间
bool StrDelete1(pHString S, int pos, int len)
{if (StrEmpty(S))//S为空时{return false;}if (pos<1||pos>S->length||len<0||len>S->length-pos+1)//pos和len不满足条件时{return false;}char *pNew = (char*)malloc((S->length - len) * sizeof(char));//从新申请空间if (pNew==NULL)//申请失败{return false;}for (int i = 0; i < pos-1; i++)//复制pos前的字符{pNew[i] = S->ch[i];}for (int i = pos+len-1; i < S->length; i++)//复制pos+len-1后的字符{pNew[i-len] = S->ch[i];}free(S->ch);//释放原内存S->ch = pNew;S->length = S->length - len;//更新长度return true;
}
//14、从串S中删除第pos个字符起长度为len的子串，调整内存空间
bool StrDelete2(pHString S, int pos, int len)
{int i;if (StrEmpty(S))//S为空时{return false;}if (S->length < pos + len - 1)//pos和len不满足条件时return false;for (i = pos - 1; i <= S->length - len; i++)//从pos + len - 1起，之后的元素向前移动S->ch[i] = S->ch[i + len];S->length -= len;S->ch = (char*)realloc(S->ch, S->length * sizeof(char));//调整S->ch的空间return true;
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