数据结构串与模式匹配.docx
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数据结构串与模式匹配
《数据结构与算法》实验指导V2017
常熟理工学院
《数据结构与算法》实验指导与报告书
_2017-2018_____学年第__1__学期
专业：
物联网工程
实验名称：
串与模式匹配
实验地点：
N6-210
指导教师：
聂盼红
计算机科学与工程学院
2017
常熟理工学院计算机科学与工程学院1
《数据结构与算法》实验指导V2017
实验四串与模式匹配
【实验目的】
1、掌握串的存储表示及基本操作；
2、掌握串的两种模式匹配算法：
BF和KMP。
3、了解串的应用。
【实验学时】
2学时
【实验预习】
回答以下问题：
1、串和子串的定义
串：
串是由零个或多个任意字符组成的有限序列。
子串：
串中任意连续字符组成的子序称为该串的字串。
2、串的模式匹配
串的模式匹配是数据结构中字符串的一种基本运算，给定一个子串，要求在某个字符串
中找出与该子串相同的所有子串，这就是模式匹配。
假设P是给定的子串，T是待查找的字
符串，要求从T中找出与P相同的所有子串，这个问题成为模式匹配问题。
P称为模式，T
称为目标。
如果T中存在一个或多个模式为P的子串，就给出该子串在T中的位置，称为匹配成功；否则匹配失败
【实1
验内容和要求】/
1、按照要求完成程序exp4_1.c，实现串的相关操作。
调试并运行如下测试数据给出运行结果：
求“Thisisaboy的串”长；
比较”abc3”和“abcde；“表示空格
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《数据结构与算法》实验指导V2017
比较”english”和“student“；
比较”abc和”“abc；“
截取串”white”，起始2，长度2；
截取串”white”，起始1，长度7；
截取串”white”，起始6，长度2；
连接串”asddffgh”和”12344”；
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实验代码：
#include
#include
#defineMAXSIZE100
#defineERROR0
#defineOK1
/*串的定长顺序存储表示*/
typedefstruct
{
chardata[MAXSIZE];
intlength;
}SqString;
intstrInit（SqString*s）;/*初始化串*/
intstrCreate（SqString*s）;/*生成一个串*/
intstrLength（SqString*s）;/*求串的长度*/
intstrCompare（SqString*s1,SqString*s2）;/*两个串的比较*/
intsubString（SqString*sub,SqString*s,intpos,intlen）;/*求子串*/
intstrConcat（SqString*t,SqString*s1,SqString*s2）;/*两个串的连接*/
/*初始化串*/
intstrInit（SqString*s）
{
s->length=0;
s->data[0]='\0';
returnOK;
}/*strInit*/
/*生成一个串*/
intstrCreate（SqString*s）
{
printf（"inputstring:
"）;
gets（s->data）;
s->length=strlen（s->data）;
returnOK;
}/*strCreate*/
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《数据结构与算法》实验指导V2017
/*
（1）---求串的长度*/
intstrLength（SqString*s）
{
returns->length;
}/*strLength*/
/*
（2）---两个串的比较，S1>S2返回>0，s1inti;
for（i=0;ilength&&ilength;i++）
if（s1->data[i]!
=s2->data[i]）
returns1->data[i]-s2->data[i];
returns1->length-s2->length;
}/*strCompare*/
/*（3）---求子串，sub为返回的子串，pos为子串的起始位置，len为子串的长度*/intsubString（SqString*sub,SqString*s,intpos,intlen）{
inti;
if（pos<1||pos>s->length||len<0||len>s->length-pos+1）
returnERROR;
sub->length=0;
for（i=0;isub->data[i]=s->data[i+pos-1];
sub->length++;
}
sub->data[i]='\0';
returnOK;
}/*subString*/
/*（4）---两个串连接，s2连接在s1后，连接后的结果串放在t中*/intstrConcat（SqString*t,SqString*s1,SqString*s2）{
inti=0,j=0;
while（ilength）{
t->data[i]=s1->data[i];
i++;
}
while（jlength）
t->data[i++]=s2->data[j++];
t->data[i]='\0';
t->length=s1->length+s2->length;
returnOK;
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}/*strConcat*/
intmain（）
{
system（"color1f"）;
intn,k,pos,len;
SqStrings,t,x;
do
{
printf（"\n---String---\n"）;
printf（"1.strLentgh\n"）;
printf（"2.strCompare\n"）;
printf（"3.subString\n"）;
printf（"4.strConcat\n"）;
printf（"0.EXIT\n"）;
printf（"\n---String---\n"）;
printf（"\ninputchoice:
"）;
scanf（"%d",&n）;
getchar（）;
switch（n）
{
case1:
printf（"\n***showstrLength***\n"）;
strCreate（&s）;
printf（"strLengthis%d\n",strLength（&s））;
break;
case2:
printf（"\n***showstrCompare***\n"）;
strCreate（&s）;
strCreate（&t）;
k=strCompare（&s,&t）;/*（5）---调用串比较函数比较s，t*/
if（k==0）
printf（"twostringequal!
\n"）;
elseif（k<0）
printf（"firststring\n"）;
else
printf（"firststring>secondstring!
\n"）;
break;
case3:
printf（"\n***showsubString***\n"）;
strCreate（&s）;
printf（"inputsubstringpos,len:
"）;
scanf（"%d,%d",&pos,&len）;
if（subString（&t,&s,pos,len））
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printf（"subStringis%s\n",t.data）;
else
printf（"posorlenERROR!
\n"）;
break;
case4:
printf（"\n***showsubConcat***\n"）;
strCreate（&s）;
strCreate（&t）;
if（strConcat（&x,&s,&t））/*（6）---调用串连接函数连接s&t*/printf（"Concatstringis%s",x.data）;
else
printf（"ConcatERROR!
\n"）;
break;
case0:
exit（0）;
default:
break;
}
}
while（n）;
return0;
}
2、按照要求完成程序exp4_2.c，实现BF&KMP串的模式匹配算法。
调试及测试数据
并给出结果：
应用BF算法求子串”JING”在主串”BEIJING”中的位置，测试起始位置分别为1和5的情况；
应用KMP算法求子串”abaabcac”在主串”acabaabaabcacaabc”中的位置，测试起始位置分别为1，10的情况，并写出子串的next[]值；
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《数据结构与算法》实验指导V2017
exp4_2.c部分代码如下：
#include
#include
#defineMAXSIZE100
#defineERROR0
#defineOK1
/*串的定长顺序存储表示*/
typedefstruct
{
chardata[MAXSIZE];
intlength;
}SqString;
intstrCreate（SqString*s）;
intindexBf（SqString*s,SqString*t,intpos）;/*串的模式匹配BF*/
voidgetNext（SqString*t,intnext[]）;/*KMP求next值*/
intindexKmp（SqString*s,SqString*t,intstart,intnext[]）;/*串的模式匹配KMP*/
/*生成一个串*/
intstrCreate（SqString*s）
{
printf（"inputstring:
"）;
gets（s->data）;
s->length=strlen（s->data）;
returnOK;
}/*strCreate*/
/*
（1）---串的模式匹配BF*/
intindexBf（SqString*s,SqString*t,intpos）
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{
inti=pos-1,j=0;
while（ilength&&jlength）
if（s->data[i]==t->data[j]）{
i++;
j++;
}
else{
i=i-j+1;
j=0;
}
if（j>=t->length）
returni-t->length+1;
else
return0;
}/*index_bf*/
/*
（2）---KMP求next值*/
voidgetNext（SqString*t,intnext[]）
{
inti=0,j=-1;
next[0]=-1;
while（ilength）{
if（（j==-1）||（t->data[i]==t->data[j]））{
i++;
j++;
next[i]=j;
}
else
j=next[j];
}
}/*getNext*/
/*（3）---KMP模式匹配*/
intindexKmp（SqString*s,SqString*t,intstart,intnext[]）
{
inti=start-1,j=0;
while（ilength&&jlength）
if（j==-1||s->data[i]==t->data[j]）{
i++;
j++;
}
else
j=next[j];
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《数据结构与算法》实验指导V2017
if（j>=t->length）
returni-t->length+1;
else
return0;
}/*index_kmp*/
intmain（）
{
system（"color1f"）;
intn,i,pos,next[MAXSIZE];
SqStrings,t;
do
{
printf（"\n---String---\n"）;
printf（"1.Index_BF\n"）;
printf（"2.INdex_KMP\n"）;
printf（"0.EXIT\n"）;
printf（"\n---String---\n"）;
printf（"\ninputchoice:
"）;
scanf（"%d",&n）;
getchar（）;
switch（n）
{
case1:
printf（"\n***showIndex_BF***\n"）;
printf（"s:
"）;
strCreate（&s）;
printf（"t:
"）;
strCreate（&t）;
printf（"inputstartposition:
"）;
scanf（"%d",&pos）;
printf（"BF:
indexis%d\n",indexBf（&s,&t,pos））;
break;
case2:
printf（"\n***showIndex_KMP***\n"）;
printf（"s:
"）;
strCreate（&s）;
printf（"t:
"）;
strCreate（&t）;
printf（"inputstartposition:
"）;
scanf（"%d",&pos）;
getNext（&t,next）;
printf（"KMP:
\n"）;
printf（"next[]:
"）;
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for（i=0;iprintf（"%3d",next[i]）;
printf（"\n"）;
printf（"indexis%d\n",indexKmp（&s,&t,pos,next））;
break;
case0:
exit（0）;
default:
break;
}
}
while（n）;
return0;
}
【实验小结】
通过这次实验，我在其中遇到了很多问题。
比如掌握了串的存储表示及基本操作，认识
到事情的解决有很多方式。
比如求next的值就BF算法以及KMP算法。
两种算法时间复杂度一个是线性的一个是非线性的，运行起的效率就会明显不一样。
所以认识问题要全面，就觉问题要多考虑。
并且还了解了串的应用，对这种结构有了更深一步的认识。
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