数据结构串实验报告
数据结构串实验报告
实验报告
课程数据结构实验名称实验三串学号姓名实验日期:
实验三串
实验目的:
1. 熟悉串类型的实现方法，了解简单文字处理的设计方法;
2. 熟悉C语言的字符和把字符串处理的原理和方法;
3. 熟悉并掌握模式匹配算法。
实验原理:
顺序存储结构下的关于字符串操作的基本算法。
模式匹配算法BF、KMP
实验内容:
4-19. 在4.4.3节例4-6的基础上，编写比较Brute-Force算法和KMP算法比较次数的程序。
4-20. 设串采用静态数组存储结构，编写函数实现串的替换Replace(S，start，T，V)，即要求在主串S中，从位置start开始查找是否存在字串T。若主串S中存在子串T，则用子串V替换子串T，且函数返回1;若主串S中不存在子串T，则函数返回0;并要求设计
I am a student”,T=“student”,V=“teacher”。主函数进行测试。一个测试例子为:S=“
程序代码:
4-19的代码:
/*静态存储结构*/
typedef struct
{
char str[MaxSize];
int length;
}String;
/*初始化操作*/
void Initiate(String *S) {
S->length=0;
}
/*插入子串操作 */
int Insert(String *S, int pos, String T)
/*在串S的pos位置插入子串T*/
{
int i;
if(pos<0||pos>S->length)
{
printf("The parameter pos is error!\n");
return 0;
}
else if(S->length+T.length>MaxSize)
{
printf("The space of the array is not enough!\n"); return 0;
}
else
{
for(i=S->length-1; i>=pos; i--)
S->str[i+T.length]=S->str[i];
/*依次后移数据元素*/
for(i=0; i S->str[pos+i]=T.str[i]; /*插入*/ S->length=S->length+T.length; /*产生新的串长度值*/ return 1; } } /*删除子串操作 */ int Delete(String *S, int pos, int len) /*删除串S的从pos位置开始长度为len的子串值*/ { int i; if(S->length<=0) { printf("No elements deleting!\n"); return 0; } else if(pos<0||len<0||pos+len>S->length) { printf("The parameters pos and len are not correct!\n"); return 0; } else { for(i=pos+len; i<=S->length-1; i++) S->str[i-len]=S->str[i]; /*依次前移数据元素*/ S->length=S->length-len; /*产生新的串长度值*/ return 1; } } /*取子串操作 */ int SubString(String S, int pos, int len, String *T) /*取串S的从pos位置开始长度为len的子串值赋给子串T*/ { int i; if(pos<0||len<0||pos+len>S.length) { printf("The parameters pos and len are not correct!\n"); return 0; } else { for(i=0; i<=len; i++) T->str[i]=S.str[pos+i]; /*给子串T赋值*/ T->length=len; /*给子串T的长度域赋值*/ return 1; } } /*查找子串BF(Brute-Force)操作*/ int BFIndex(String S, int start, String T) /*查找主串S从start开始的子串T，找到返回T在S中的开始字符下标，否则返回-1*/ { int i= start, j=0, v; while(i { if(S.str[i]==T.str[j]) { i++; j++; } else { i=i-j+1; j=0; } } if(j==T.length) v=i-T.length; else v=-1; return v; } /*查找子串KMP(D.E.Knuth-J.H.Morris-V.R.Pratt)操作 */ int KMPIndex(String S, int start, String T, int next[]) /*查找主串S从start开始的子串T，找到返回T在S中的首字符下标，*/ /*否则返回-1*/ /*数组Next中存放有模式串T的next[j]值*/ { int i= start, j=0, v; while(i { if(S.str[i]==T.str[j]) { i++; j++; } else if(j==0) i++; else j=next[j]; } if(j==T.length) v=i-T.length; else v=-1; return v; } /*求模式串next[j]值的操作 */ void GetNext(String T, int next[]) /*求子串T的next[j]值并存放于数组next中*/ { int j=1, k=0; next[0]=-1; next[1]=0; while(j { if(T.str[j]=T.str[k]) { next[j+1]=k+1; j++; k++; } else if(k==0) { next[j+1]=0; j++; } else k=next[k]; } } /*查找子串BF(Brute-Force)算法累计次数 */ int BFIndexC(String S, int start, String T) /*查找主串S从start开始的子串T，找到返回T在S中的开始字符下标，否则返回-1*/ { int i= start, j=0, t=0; while(i { if(S.str[i]==T.str[j]) { i++; j++; } else { i=i-j+1; j=0; } t++; } return t; } /*查找子串KMP(D.E.Knuth-J.H.Morris-V.R.Pratt)操作 */ int KMPIndexC(String S, int start, String T, int next[]) /*查找主串S从start开始的子串T，找到返回T在S中的首字符下标，*/ /*否则返回-1*/ /*数组Next中存放有模式串T的next[j]值*/ { int i= start, j=0, t=0; while(i { if(S.str[i]==T.str[j]) { i++; j++; } else if(j==0) i++; else j=next[j]; t++; } return t; } 测试主函数: #include #define MaxSize 100 #include"SString.h" #include"BFandKMP.h" void main(void) { String S={{"cddcdc"},6}, T={{"abcde"},5}; String S1={{"aaaaaaaa"},8}, T1={{"aaaab"},5}; String S2={{"aaaaaaaaaaaaaaaaad"},18}, T2={{"aaaab"},5}; int next[20], count; count=BFIndexC(S,0,T); printf("从S中查找T的Brute-Force算法比较次数:%d\n",count); GetNext(T, next); count=KMPIndexC(S,0,T,next); printf("从S中查找T的KMP算法比较次数:%d\n",count); count=BFIndexC(S1,0,T1); printf("从S1中查找T1的Brute-Force算法比较次数:%d\n",count); GetNext(T1, next); count=KMPIndexC(S1,0,T1,next); printf("从S1中查找T1的KMP算法比较次数:%d\n",count); count=BFIndexC(S2,0,T2); printf("从S2中查找T2的Brute-Force算法比较次数:%d\n",count); GetNext(T2, next); count=KMPIndexC(S2,0,T2,next); printf("从S2中查找T2的KMP算法比较次数:%d\n",count); } 4-20的部分代码: Replace函数: /* 从主串S中查找字串T，若存在，并用串V替换串T并返回1，否则，返回0*/ int Replace(String S,int start,String T,String V) { int i,v; Initiate(&S); Initiate(&T); Initiate(&V); for(i=0; i S.length=S.length+1; for(i=0; i T.length=T.length+1; for(i=0; i V.length=V.length+1; i=BFIndex(S, 0, T); if (i!=-1) { if(Delete(&S, i, T.length)) Insert(&S, i, V); for(i=0; i printf("%c", S.str[i]); printf("\n"); return v=1; } else { printf("主串S中不存在串T\n"); return v=0; } } 测试主函数: #define MaxSize 80 #include #include #include "SString.h" int main(void) { int v; String S={"I am a student."}, T={"student"}, V={"teacher"}; v=Replace(S,0,T,V); printf("返回%d\n",v); } 实验结果: 4-19.程序调式结果: 4-20.程序调式结果: 总结与思考 KMP算法的比较次数比Brute-Force算法的少。KMP算法的主要特点是:消除了Brute-Force算法的主串指针在相当多个字符比较相等后，只要有一个字符不相等便回退，也就是回溯的缺点。所以从两种算法的原理和程序运行的结果来看，KMP 算法比Brute-Force算法的效率更高。