数据结构串实验报告.docx
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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
Iamastudent”,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*/
typedefstruct
{
charstr[MaxSize];
intlength;
}String;
/*初始化操作*/
voidInitiate（String*S）{
S->length=0;
}
/*插入子串操作*/
intInsert（String*S,intpos,StringT）
/*在串S的pos位置插入子串T*/
{
inti;
if（pos<0||pos>S->length）
{
printf（"Theparameterposiserror!
\n"）;
return0;
}
elseif（S->length+T.length>MaxSize）
{
printf（"Thespaceofthearrayisnotenough!
\n"）;
return0;
}
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;iS->str[pos+i]=T.str[i];/*插入*/
S->length=S->length+T.length;
/*产生新的串长度值*/
return1;
}
}
/*删除子串操作*/
intDelete（String*S,intpos,intlen）/*删除串S的从pos位置开始长度为len的子串值*/
{
inti;
if（S->length<=0）
{
printf（"Noelementsdeleting!
\n"）;
return0;
}
elseif（pos<0||len<0||pos+len>S->length）
{
printf（"Theparametersposandlenarenotcorrect!
\n"）;
return0;
}
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*/
return1;
}
}
/*取子串操作*/
intSubString（StringS,intpos,intlen,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*/
{
inti;
if（pos<0||len<0||pos+len>S.length）
{
printf（"Theparametersposandlenarenotcorrect!
\n"）;
return0;
}
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*/
return1;
}
}
/*查找子串BF（Brute-Force）操作*/
intBFIndex（StringS,intstart,StringT）
/*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*/{
inti=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;
returnv;
}
/*查找子串KMP（D.E.Knuth-J.H.Morris-V.R.Pratt）操作*/intKMPIndex（StringS,intstart,StringT,intnext[]）
/*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*/
{
inti=start,j=0,v;
while（i{
if（S.str[i]==T.str[j]）
{
i++;
j++;
}
elseif（j==0）i++;
elsej=next[j];
}
if（j==T.length）
v=i-T.length;
else
v=-1;
returnv;
}
/*求模式串next[j]值的操作*/
voidGetNext（StringT,intnext[]）
/*求子串T的next[j]值并存放于数组next中*/
{
intj=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++;
}
elseif（k==0）
{
next[j+1]=0;
j++;
}
elsek=next[k];
}
}
/*查找子串BF（Brute-Force）算法累计次数*/
intBFIndexC（StringS,intstart,StringT）
/*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*/
{
inti=start,j=0,t=0;
while（i{
if（S.str[i]==T.str[j]）
{
i++;
j++;
}
else
{
i=i-j+1;
j=0;
}
t++;
}
returnt;
}
/*查找子串KMP（D.E.Knuth-J.H.Morris-V.R.Pratt）操作*/intKMPIndexC（StringS,intstart,StringT,intnext[]）
/*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*/
{
inti=start,j=0,t=0;
while（i{
if（S.str[i]==T.str[j]）
{
i++;
j++;
}
elseif（j==0）
i++;
elsej=next[j];
t++;
}
returnt;
}
测试主函数:
#include
#defineMaxSize100
#include"SString.h"
#include"BFandKMP.h"
voidmain（void）
{
StringS={{"cddcdc"},6},T={{"abcde"},5};
StringS1={{"aaaaaaaa"},8},T1={{"aaaab"},5};
StringS2={{"aaaaaaaaaaaaaaaaad"},18},T2={{"aaaab"},5};
intnext[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*/intReplace（StringS,intstart,StringT,StringV）
{
inti,v;
Initiate（&S）;
Initiate（&T）;
Initiate（&V）;
for（i=0;iS.length=S.length+1;
for（i=0;iT.length=T.length+1;
for（i=0;iV.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;iprintf（"%c",S.str[i]）;
printf（"\n"）;
returnv=1;
}
else
{
printf（"主串S中不存在串T\n"）;
returnv=0;
}
}
测试主函数:
#defineMaxSize80
#include
#include
#include"SString.h"
intmain（void）
{intv;
StringS={"Iamastudent."},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。
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