c语言 数据结构实现之字符串

 
 
#include <stdio.h> 
#include <string.h> 
#include <malloc.h> 
// SString是数组，故不需引用类型 
#define OK 1  
#define TRUE 1  
#define FALSE 0  
#define ERROR 0  
#define INFEASIBLE -1  
 
#define DestroyString ClearString // DestroyString()与ClearString()作用相同 
#define MAX_STR_LEN 40 // 用户可在255(1个字节)以内定义最大串长 
typedef char SString[MAX_STR_LEN+1]; // 0号单元存放串的长度 
typedef int Status; // Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等  
 
 
Status StrAssign(SString T,char *chars) 
{ // 生成一个其值等于chars的串T 
  int i; 
  if(strlen(chars)>MAX_STR_LEN) 
    return ERROR; 
  else 
  { 
    T[0]=strlen(chars); 
    for(i=1;i<=T[0];i++) 
      T[i]=*(chars+i-1); 
    return OK; 
  } 
} 
 
void StrCopy(SString T,SString S) 
{ // 由串S复制得串T 
  int i; 
  for(i=0;i<=S[0];i++) 
    T[i]=S[i]; 
} 
 
Status StrEmpty(SString S) 
{ // 若S为空串，则返回TRUE，否则返回FALSE 
  if(S[0]==0) 
    return TRUE; 
  else 
    return FALSE; 
} 
 
int StrCompare(SString S,SString T) 
{// 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 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]; 
} 
 
int StrLength(SString S) 
{ // 返回串S的元素个数 
  return S[0]; 
} 
 
void ClearString(SString S) 
{ // 初始条件：串S存在。操作结果：将S清为空串 
  S[0]=0; // 令串长为零 
} 
 
Status Concat(SString T,SString S1,SString S2) // 算法4.2改 
{ // 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 
  int i; 
  if(S1[0]+S2[0]<=MAX_STR_LEN) 
  { // 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<=MAX_STR_LEN-S1[0];i++) 
      T[S1[0]+i]=S2[i]; 
    T[0]=MAX_STR_LEN; 
    return FALSE; 
  } 
} 
 
Status SubString(SString Sub,SString S,int pos,int len) 
{ // 用Sub返回串S的第pos个字符起长度为len的子串。算法4.3 
  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; 
} 
 
int Index(SString S,SString T,int pos) 
{ // 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)。算法4.5 
  int i,j; 
  if(1<=pos&&pos<=S[0]) 
  { 
    i=pos; 
    j=1; 
    while(i<=S[0]&&j<=T[0]) 
      if(S[i]==T[j]) // 继续比较后继字符 
      { 
        ++i; 
        ++j; 
      } 
      else // 指针后退重新开始匹配 
      { 
        i=i-j+2; 
        j=1; 
      } 
      if(j>T[0]) 
        return i-T[0]; 
      else 
        return 0; 
  } 
  else 
    return 0; 
} 
 
Status StrInsert(SString S,int pos,SString T) 
{ // 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 
  int i; 
  if(pos<1||pos>S[0]+1) 
    return ERROR; 
  if(S[0]+T[0]<=MAX_STR_LEN) 
  { // 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]+=T[0]; 
    return TRUE; 
  } 
  else 
  { // 部分插入 
    for(i=MAX_STR_LEN;i>=pos+T[0];i--) 
      S[i]=S[i-T[0]]; 
    for(i=pos;i<pos+T[0]&&i<=MAX_STR_LEN;i++) 
      S[i]=T[i-pos+1]; 
    S[0]=MAX_STR_LEN; 
    return FALSE; 
  } 
} 
 
Status StrDelete(SString S,int pos,int len) 
{ // 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 
  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; 
} 
 
Status Replace(SString S,SString T,SString V) // 此函数与串的存储结构无关 
{ // 初始条件：串S，T和V存在，T是非空串 
  // 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 
  int i=1; // 从串S的第一个字符起查找串T 
  Status k; 
  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 
      k=StrInsert(S,i,V); // 在原串T的位置插入串V 
      if(!k) // 不能完全插入 
        return ERROR; 
      i+=StrLength(V); // 在插入的串V后面继续查找串T 
    } 
  }while(i); 
  return OK; 
} 
 
void StrPrint(SString T) 
{ // 输出字符串T。另加 
  int i; 
  for(i=1;i<=T[0];i++) 
    printf("%c",T[i]); 
  printf("\n"); 
} 
void get_next(SString T,int next[]) 
{ // 求模式串T的next函数值并存入数组next。算法4.7 
  int i=1,j=0; 
  next[1]=0; 
  while(i<T[0]) 
    if(j==0||T[i]==T[j]) 
    { 
      ++i; 
      ++j; 
      next[i]=j; 
    } 
    else 
      j=next[j]; 
} 
 
void get_nextval(SString T,int nextval[]) 
{ // 求模式串T的next函数修正值并存入数组nextval。算法4.8 
  int i=1,j=0; 
  nextval[1]=0; 
  while(i<T[0]) 
    if(j==0||T[i]==T[j]) 
    { 
      ++i; 
      ++j; 
      if(T[i]!=T[j]) 
        nextval[i]=j; 
      else 
        nextval[i]=nextval[j]; 
    } 
    else 
      j=nextval[j]; 
} 
 
int Index_KMP(SString S,SString T,int pos,int next[]) 
{ // 利用模式串T的next函数求T在主串S中第pos个字符之后的位置的KMP算法。 
  // 其中，T非空，1≤pos≤StrLength(S)。算法4.6 
  int i=pos,j=1; 
  while(i<=S[0]&&j<=T[0]) 
    if(j==0||S[i]==T[j]) // 继续比较后继字符 
    { 
      ++i; 
      ++j; 
    } 
    else // 模式串向右移动 
      j=next[j]; 
  if(j>T[0]) // 匹配成功 
    return i-T[0]; 
  else 
    return 0; 
} 
 
void main() 
{ 
  int i,*p; 
  SString s1,s2; // 以教科书算法4.8之上的数据为例 
  StrAssign(s1,"aaabaaaab"); 
  printf("主串为: "); 
  StrPrint(s1); 
  StrAssign(s2,"aaaab"); 
  printf("子串为: "); 
  StrPrint(s2); 
  p=(int*)malloc((StrLength(s2)+1)*sizeof(int)); // 生成s2的next数组空间 
  get_next(s2,p); // 利用算法4.7，求得next数组，存于p中 
  printf("子串的next数组为: "); 
  for(i=1;i<=StrLength(s2);i++) 
    printf("%d ",*(p+i)); 
  printf("\n"); 
  i=Index_KMP(s1,s2,1,p); // 利用算法4.6求得串s2在s1中首次匹配的位置i 
  if(i) 
    printf("主串和子串在第%d个字符处首次匹配\n",i); 
  else 
    printf("主串和子串匹配不成功\n"); 
  get_nextval(s2,p); // 利用算法4.8，求得next数组，存于p中 
  printf("子串的nextval数组为: "); 
  for(i=1;i<=StrLength(s2);i++) 
    printf("%d ",*(p+i)); 
  printf("\n"); 
  printf("主串和子串在第%d个字符处首次匹配\n",Index_KMP(s1,s2,1,p)); 
  getchar(); 
}