文学研究助手系统.docx

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文学研究助手系统

实验名称：

“文学研究助手系统”

的设计与实现

实验人员：

xxxxxx

专业班级：

11计科专业

实验指导老师：

xxxxxxx

实验日期：

2013年3月21日

“文学研究助手系统”的设计与实现

1.设计要求

1.1问题描述

文学研究人员需要统计某篇英文小说中某些特定单词的出现次数和位置（行号和列号）。

试写出一个实现这一目标的文字统计系统，称为“文学研究助手系统”。

1.2需求分析

要求建立一个文本文件，每个单词不包含空格且不跨行，单词由字符序列构成且区分大小写；检索输出给定单词出现在文本中的行号，以及在该行中出现的位置（列号）；统计给定单词在文本文件中出现的总次数。

2概要设计

该设计可分为三个部分实现；第一，建立文本文件，文件名由用户通过键盘输入；第二，检索给定单词：

输入一个单词，检索并输出该单词所在的行号和列号；第三，给定单词的计数：

输入一个单词，统计输出该单词在文本中的出现次数。

可从3个方面着手设计。

2.1建立和读入文本文件

建立和读入文件的实现步骤如下：

（1）定义一个串变量；

（2）定义文本文件；

（3）输入文件名，打开该文件；

（4）循环读入文本行，写入文本文件，其过程如下：

While（不是文件输入结束符）

{

读入一文本行至串变量；

串变量写入文件；

输入是否结束输入标志；

}

2.2存储结构设计

主串和模式串都采用定长顺序存储表示，其0号单元存放串的长度：

#defineMAXSTRLEN255//最大串长

TypedefcharSString[MAXSTRLEN+1];//定长顺序存储表示

2.3字符串的模式匹配问题

本系统使用改进的KMP匹配算法实现字符串的模式匹配问题。

匹配可如下进行：

假设以指针i和j分别指示主串和模式中的比较字符，令i的初值为pos,j的初值为1.若在匹配过程中si=sj,则i和j分别增1，若si≠sj匹配失败后，则i不变，j退到next[j]位置再比较，若相等，则指针各自增1，否则j再退到下一个next值的位置，依次类推。

直至下列两种情况：

一种是j退到某个next值时字符比较相等，则i和j分别增1继续进行匹配；另一种是j退到值为零（即模式的第一个字符失败），则此时i和j也要分别增1，表明从主串的下一个字符起和模式重新开始匹配。

3模块设计

（1）.模块设计

本程序包含3个模块：

主程序模块，查找模块，功能模块。

其调用关系如图所示。

3.2程序

（2）.子程序及功能设计

本系统共设置5个子程序，各子程序的函数名及功能说明如下。

（1）Voidget_next（SStringT,intnext[]）

//求模式串T的next函数值并存入数组next

（2）IntIndex（SStringS,SStringT,intpos）//KMP匹配函数

（3）Intlenth（SStringstr）//取串str的长度

（4）Voidfind（charname[],SStringkeys）

//查找函数，对于输入的每一个要查找的关键字，从文本文件中逐行读取字符串查找。

//调用

（1）,

（2）,（3）

（5）Voidmain（）//主函数，负责系统的输入和输出。

调用（4）

3.3函数主要调用关系

本系统5程序之间的主要调用关系如图所示。

图中数字是各函数的编号

系统函数调用关系图

4详细设计

4.1数据类型定义

（1）定长顺序存储串类型的定义

#defineMAXSTRLEN255//最大串长

typedefcharSString[MAXSTRLEN+1];//串的定长顺序存储表示，0号单元存放串的长度

（2）全局变量的定义

intnext[MAXSTRLEN]//KMP算法中用到的next数组

4.2系统主要子程序详细设计

（1）主函数模块设计，负责系统的输入输出工作，调用查找函数。

voidmain（）

{

输入包含路径的文本文件名；

输入要查找的关键字个数；

一次性输入要查找的关键字；

对于每一个关键字，循环调用find函数进行查找统计；

}

（2）查找模块设计

voidfind（charname[],SStringkeys）

{//该函数是整个程序的重要部分，对于输入的每一个要查询的关键字，从小说文件中逐行

//杜取字符串查找

SStringtext;//存放从小说文件中读取的一行字符串

inti=1,j=0,k;//i用于存放行号，j用于存放列号，k用于输出格式的控制

intn=0;//n用于记录出现的次数

FILE*fp;

if（!

（fp=（fopen（name,"r"））））//打开小说文件

{

printf（"Openfileerror!

\n"）;

exit（0）;

}

keys[0]=lenth（keys）;//调用lenth函数求关键字

get_next（keys,next）;调用get_next函数求模式串（关键字）每一个字符对应的next

printf（"\n%s出现于:

\n",&keys[1]）;//打印关键字

while（!

feof（fp））//如果还没有找到小说文件末尾

{

k=0;

fgets（&text[1],MAXSTRLEN,fp）;//从小说文件中读取一行字符串，存入text串中

text[0]=lenth（text）;//求读入的串的长度

j=Index（text,keys,j+1）;//调用KMP算法，统计关键字在该行出现的位置，若匹配不成功则返回0

if（j!

=0）

{

printf（"\trow=%d,\tcol=%d",i,j）;

k++;

n++;

}

while（j!

=0）

{

j=Index（text,keys,j+1）;

if（j!

=0）

{

n++;

printf（",%d",j）;

}

}

i++;

if（k）

printf（"\n"）;

}

printf（"%s公出现%d次\n",keys[1],n）;

}

（3）其他功能模块设计

1.求next函数值

voidget_next（SStringT,intnext[]）

{

intj=1,k=0;

next[1]=0;

while（j

{

if（k==0||T[k]==T[j]）

{

++j;

++k;

if（T[j]!

=T[k]）

next[j]=k;

elsenext[j]=next[k];

}

}

}

2.KMP匹配函数

intIndex（SStringS,SStringT,intpos）

{//利用模式串T的next函数球T主串S中第POS个字符之后的位置的KMP算法

inti=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;

}

elsej=next[j];//模式串向右移动

}

if（j>T[0]）

return（i-T[0]）;//匹配成功

elsereturn0;//匹配失败

}

5测试分析

系统运行后，要求用户输入带路径的小说文件名，如图所示。

用户输入D：

\shiyan4.txt并回车。

此文本文件已正确建立，内容为：

-----------------------------------------------------------------

Springisadelightfulseason.Thetemperaturesaremoderate,

andthebloomingtreesandflowersmakethecitybrightwithcolors.

Itisthetimewhenwecanbegintowearlighterand

morebrightlycoloredclothesandgooutdoorsmoreoften.

Smallerchildrenliketobringtheirkitesouttothe

spacioussquare.AlsoIenjorgoingbacktothevillageonthis

holidayafterbejininthecityforthewintermonths.

------------------------------------------------------------------

回车后，系统提示用户输入待查找的单词个数，如图所示

用户输入3并回车，系统提示用户输入单词内容，如图所示

6用户手册

（1）本程序执行文件为“文学研究助手系统.exe”。

（2）进入本系统后，随即显示系统主菜单界面。

用户可以在该界面下按提示输入命令并观察结果。

7实验分工

段志芳：

负责代码的添加与修改编写代码和测试纠错，

严晓燕：

编写代码和讨论、分析程序代码测试分析和实验报告的编写

8实验心得

串是计算机上非数值处理的基本对象，现在已作为一种最常用的变量类型出现在各种程序设计语言中，同时也产生一系列字符串的操作。

9实验创新

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10附录源代码

//shiyan4.cpp:

Definestheentrypointfortheconsoleapplication.

//文件助手系统.cpp:

Definestheentrypointfortheconsoleapplication.

#include"stdafx.h"

#include

#include

#defineMAXSTRLEN255//最大串长

typedefcharSString[MAXSTRLEN+1];//串的定长顺序存储表示，0号单元存放串的长度

intnext[MAXSTRLEN];//KMP算法中用到的next数组

//1.求模式串T的next函数值并存入数组next

voidget_next（SStringT,intnext[]）

{//求模式串T的next函数值，并存入数组next

intj=1,k=0;

next[1]=0;

while（j

{

if（k==0||T[k]==T[j]）

{

++j;++k;

if（T[j]!

=T[k]）next[j]=k;

elsenext[j]=next[k];

}

elsek=next[k];

}

}

//2.KMP匹配函数

intIndex（SStringS,SStringT,intpos）

{//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，1posStrLength（s）

inti=pos,j=1;

while（i<=S[0]&&j<=T[0]）

{

if（j==0||S[i]==T[j]）{++i;++j;}//继续比较后继字符

elsej=next[j];//模式串向右移动

}

if（j>T[0]）return（i-T[0]）;//匹配成功

elsereturn0;//匹配失败

}

//3.求串长

intlenth（SStringstr）

{

inti=1;

while（str[i]）i++;

return（i-1）;

}

//4.查找函数

voidfind（charname[],SStringkeys）//该函数是整个程序的重要部分，对于输入的每一个

{//要查找的关键字，从小说文件中逐行读取字符串查找

SStringtext;//存放从小说文件读取的一行字符串

inti=1,j=0,k;//i用于存放行号，j用于存放列号,k用于输出格式的控制

intn=0;//n记录出现次数

FILE*fp;

if（!

（fp=（fopen（name,"r"））））//打开小说文件

{

printf（"Openfileerror!

\n"）;

exit（0）;

}

keys[0]=lenth（keys）;//调用lenth函数求关键字的长度

get_next（keys,next）;//调用get_next函数求模式串（关键字）每一个字符对应的next值

printf（"\n%s出现于：

\n",&keys[1]）;//打印关键字

while（!

feof（fp））//如果还没到小说文件末尾

{

k=0;

fgets（&text[1],MAXSTRLEN,fp）;//从小说文件中读取一行字符串，存入text串中

text[0]=lenth（text）;//求读入的串的长度

j=Index（text,keys,j+1）;//调用KMP算法，统计关键字在该行出现的位置，若匹配不成功则返回0

if（j!

=0）

{printf（"\trow=%d,\tcol=%d",i,j）;k++;n++;}//若匹配成功则打印行号和列号

while（j!

=0）//若该行找到了关键字，则继续寻找看是否还能匹配成功

{

j=Index（text,keys,j+1）;//调用KMP算法从刚找到的列号后一字符起匹配

if（j!

=0）

{n++;

printf（",%d",j）;}//若匹配成功，则打印列号

}

i++;//行号加1，在下一行中寻找

if（k）printf（"\n"）;//输出格式控

}

printf（"%s共出现%d次\n",&keys[1],n）;

}

//5.主函数

voidmain（）

{

charname[50];//存储输入的小说路径字符串

SStringwords[10];//定义字符串数组，用于存储输入的关键字

intn,i;

printf（"请输入已创建的文本文件的路径（如D:

\\novel.txt）:

\n"）;

scanf（"%s",name）;//用户输入包含路径的文本文件名

printf（"请输入要查找的单词数n（n<10）：

\n"）;

scanf（"%d",&n）;//用户输入要查找的关键字个数

printf（"请输入要查找的单词，词与词之间用空格隔开（区分大小写）:

\n"）;

for（i=0;i

scanf（"%s",&words[i][1]）;//用户一次性输入要查找的关键字，words[i][0]用于存放字符串的长度

for（i=0;i

find（name,words[i]）;//对于每一个关键字，调用find函数进行查找统计

}