【数据结构】串（一）—

【数据结构】串（一）—— 串的基础知识

前言
一、串类型的定义
二、串的三种存储结构存
- （1）定长顺序存储
- （2）变长分配存储表示（堆分配）
- （3）块链存储
- - 三种存储结构的总结
三、串的操作
- 串的初始化（以下基于顺序表）：
- 串的操作（代码）：

前言

C语言字符串与数据结构中的串的区别：

C语言中有个字符串，数据结构中有个串，联系是二者都是存储字符的，区别在于前者我们直接定义数组存储，以 “ \0 ”结尾，如

char str[size];

而后者我们是把字符串看成一个线性表，定义成结构体形式，可以用链表，也可以是顺序表(结尾用length控制)，以下是定义：如

typedef struct Str
{char elem[MAXSIZE+1];//elem数组用来存放串的元素int length;//定义一个串长度
}Str;

一、串类型的定义

串（string）（或字符串）是由零个或多个字符组成的有序序列，一般记为

 S=”a1a2…an”   (n>=0)

子串：串中任意连续的字符组成的子序列

串的逻辑结构：与线性表相类似，是限定了元素为字符的线性表。

线性表与串的操作的不同：线性表的操作主要针对表内的某一个元素；串的操作主要针对串内的一个子串；

char str[] = "abcdef";

注：数组str的长度为7；串的长度为6（不包含“\0”）；

主串：包含子串的串相应的称为主串。
串的表示：
串有两种表示形式：顺序存储表示和链式存储表示。
顺序存储表示：串的顺序存储结构简称为顺序串，顺序串中的字符序列被顺序地存放在一组连续的存储单元中，主要有三种实现顺序串的方式。

二、串的三种存储结构存

储串的结构有三种：

定长顺序存储
堆分配存储
块链存储

（1）定长顺序存储

定长顺序存储的结构体：

typedef struct Str
{char elem[MAXSIZE+1];//elem数组用来存放串的元素int length;//定义一个串长度
}Str;

采用固定长度的数组（即静态数组）存储串。
例如：char a[7] = “abcdfg”;
此方式存储串时，需要预估串的长度提前申请足够的存储空间。目标串如果超过了数组申请的长度，超出部分会被自动舍弃（称为“截断”）。
例如：char a[3] = “abcdfg”;//实际上数组中只存储了 “abc” ，后边的被截断。

（2）变长分配存储表示（堆分配）

结构体定义：

typedef struct
{char *ch;          // 指向动态分配存储区首地址的字符指针int length;     // 串长度
}Str;

采用动态数组存储串。

在C语言中，存在着一个被称之为“堆”的自由存储区，用 malloc 函数和 free 函数管理，malloc 函数负责申请空间，free 函数负责释放空间。

例如：

char * a = (char*)malloc(5*sizeof(char));//创建 a 数组，动态申请5个 char 类型数据的存储空间

使用堆分配存储的优势在于：当发现申请的空间不够用时，可以通过 realloc() 函数重新申请更大的存储空间。

例如：

a = (char*)realloc(a, 10*sizeof(char));//前一个参数指申请空间的对象；第二个参数，重新申请空间的大小

使用 malloc 函数申请的存储空间，不会自动释放，需要程序员调用 free() 函数手动释放。如果不手动释放，当程序执行彻底结束，由操作系统进行回收。

例如：

free(a);//释放动态数组a申请的空间

（3）块链存储

块链存储，其实就是借用链表的存储结构来存储串。一般情况下使用单链表就足够了，而且不需要增设头结点。

在构建链表时，每个结点可以存放一个字符，也可以存放多个字符。

链表中最后一个结点的数据域不一定全被串值占满，通常会补上 “#” 或者其他特殊的字符和字符串中的字符区分开。

每个结点设置字符数量的多少和存储的串的长度、可以占用的存储空间以及程序实现的功能相关。

//块链存储
typedef struct Chunk{char ch[CHUNKSIZE];struct Chunk *next;
}Chunk;
typedef struct{Chunk *head,*tail;       //串的头尾指针 int curlen;                //串的当前长度
}LString;

三种存储结构的总结

在平时编写程序，经常会用到例如：char *a = ”abcd”;这种方式表示字符串，和上面三种存储方式最主要的区别是：这种方式用于表示常量字符串，只能使用，不能对字符串内容做修改（否则程序运行出错）；而以上三种方式都可以对字符串进行删改的操作。

例如：

#include <stdio.h>
int main() {char* a="abcd";a[1]='b';return 0;
}

程序编译可以通过，运行失败，改成下面堆分配存储的方式就对了：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main() {char * a=(char*)malloc(4*sizeof(char));strcpy(a, "abcd");a[1]='e';printf("%s",a);return 0;
}

三种存储表示方式中，最常用的是堆分配存储，因为它在定长存储的基础上通过使用动态数组，避免了在操作串时可能因为申请存储空间的不足而丢失字符数据；和块链存储方式相比，结构相对简单，更容易操作。

三、串的操作

字符串可以有丰富的操作，在日常非数值运算大量的都是字符串的操作。归纳总结可以大致分为以下操作

（1）赋值 strassign()

（2）判空 strlen() strcmp()

（3）字符串比较 strcmp

（4）求字符串长度 strlen

（5）字符串拷贝 strcpy(数组名、字符串)；

（6）字符串连接 strcat

（7）求字符串子串（截取字符串）

串的初始化（以下基于顺序表）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#define SIZE 20
typedef struct Str
{char elem[SIZE];//elem数组用来存放串的元素int length;//定义一个串长度
}Str;
//为串分配空间、赋值
int StrAssign(HString &T,char *chars){int i;
//  if(T.ch)free(T.ch);                 //释放T原有空间 【1】 char *c=chars;for(i=0;*c!='\0';++i,++c);     //求chars的长度iif(!i){T.ch=NULL;T.length=0;}else{if(!(T.ch=(char*)malloc(i*sizeof(char))))return 0; //分配空间的同时判断是否成功分配 for(int j=0;j<i;j++)T.ch[j]=chars[j];T.length=i;}return 1;
}

串的操作（代码）：

void StrAssign(Str *s, const char *chars);//初始化串
void StrCpy(Str*s, Str*t);//拷贝串
int Getlength(Str *s);//获取串的长度
void Clear(Str *s);//清空串s
bool Inset(Str *s,int pos,Str *t);//在串s的pos位置插入串t
void Show(Str *s) ;//打印串
int BF(Str *s,Str *sub,int pos);//在串s里找第一个串sub，并返回串sub的第一个元素的下标
bool DeletePos(Str* s,int pos,int len);//在串中的pos位置开始删除len长度个元素
bool Delete(Str *s,int pos,Str *t);//在串中的pos位置开始删除串t
bool Replace(Str *s,Str *t,Str *v,int pos);//用v替换从pos位置开始的第一个t
bool RepIaceAll(Str *s,Str *t,Str *v);//在串s中查找到串t并用串v替换void StrAssign(Str *s, const char *chars)//初始化串
{assert(s != NULL);int len = strlen(chars);/*if(s->length<len){return;}*/s->length = len;for(int i = 0;i<len;i++){s->elem[i] = chars[i];}
}void StrCpy(Str*s, Str*t)//拷贝串
{for(int i = 0;i<t->length;i++){s->elem[i] = t->elem[i];}s->length = t->length;
}int Getlength(Str *s)//获取串的长度
{return s->length ;
}void Clear(Str *s)//清空串s
{s->length = 0;
}bool SubStr(Str *sub,Str *s,int pos,int len)//空白字符不拷贝
{if(pos < 0 || len < 1||pos >=s->length||pos+len>s->length-1){return false;}for(int i = pos;i<pos+len;i++){sub->elem[i-pos] = s->elem[i];}sub->length = len;return true;
}bool Inset(Str *s,int pos,Str *t)//在串s的pos位置插入串t
{assert(s!=NULL);assert(t!=NULL);if(pos<0||pos>s->length||pos+t->length>SIZE){return false;}for(int i = s->length-1;i>=pos;i--){s->elem[i+t->length] = s->elem[i];  }for(int j = 0;j<t->length;j++){s->elem[j+pos] = t->elem[j];}s->length +=t->length;return true;
}
int BF(Str *s,Str *sub,int pos)//在串s里找第一个串sub，并返回串sub的第一个元素的下标
{if(pos<0||pos>s->length){return -1;}int i = pos;int j = 0;int lens = s->length;int lensub = sub->length;while (i < lens && j < lensub){if (s->elem[i] == sub->elem[j]){i++;j++;}else{i = i - j + 1;j = 0;}}if (j >= lensub){return i - j;}else return -1;
}bool DeletePos(Str* s,int pos,int len)//从pos位置开始删除len个长度
{assert(s!=NULL);if(pos<0||pos+len>s->length||len<0){return false;}//for(int i = pos;i<len+pos;i++)for(int i = pos;i<s->length-len;i++){s->elem[i] = s->elem[i+len];}s->length -= len;return true;
}bool Delete(Str *s,int pos,Str *t)//在串中的pos位置开始删除串t
{assert(s!=NULL);assert(t!=NULL);if(pos<0||pos>s->length||t->length>s->length){return false;}int index = BF(s,t,pos);if(index < 0){return false;}return DeletePos(s,index,t->length);
}
bool Replace(Str *s,Str *t,Str *v,int pos)//用v替换从pos位置开始的第一个t
{assert(s!=NULL);assert(t!=NULL);assert(v!=NULL);int index = BF(s,t,pos);if(index < 0){return false;}DeletePos(s,index,t->length);return Inset(s,index,v);
}
bool RepIaceAll(Str *s,Str *t,Str *v)//在串s中查找到串t并用串v替换
{assert(s!=NULL);assert(t!=NULL);assert(v!=NULL);while(Replace(s,t,v,0));return true;
}
void Show(Str *s) //打印
{for(int i=0;i<Getlength(s);i++){printf("%c",s->elem[i]); }printf("\n");
}  int main()
{Str s;char *s1 = "abcdecdfcd";StrAssign(&s, s1);Show(&s);Str t;char *t1 = "cd";StrAssign(&t, t1);Show(&t);/*Inset(&s, 2, &t);Show(&s);Inset(&s, 7, &t);Show(&s);*//*int index = BF(&s,&t,0);printf("index = %d\n",index);*//*DeletePos(&s,3,2);Show(&s);*//*Str v;char *v1 = "zkr";StrAssign(&v, v1);Show(&v);Replace(&s,&t,&v,0);Show(&s);*/Str v;char *v1 = "zkr";StrAssign(&v, v1);Show(&v);RepIaceAll(&s,&t,&v);Show(&s);system("pause");return 0;
}

参考博客：

https://www.jianshu.com/p/65534d21e097

https://www.cnblogs.com/TimVerion/p/11194268.html

https://blog.csdn.net/weixin_42034217/article/details/84891312