串这个概念对于我们学到现在的水平来说应该是经历颇丰了,因为在C语言中我们所用到的“串”知识是在字符串那里,有了这个概念,我们再去学习串就相对而言轻松多了。

那么,现在来介绍一下字符串的基本知识点吧:

首先,所谓的串:

1.都由ASCII码组成;

2.长度基本没有要求

串的表示方式:

1.顺序存储结构——数组

2.非线性存储结构——链表

那么,我们在C语言中对于串的处理,一般无非是以下几种:

1.初始化“串”;

2.销毁“串”;

3.获取“串”长度;

4.插入单字符;

5.删除单字符;

6.定位单字符;

7.更改单字符;

8.取子串;

9.分割单字符;

10.合并单字符;

11.串匹配;

12.替换

这里和我们之前博文中对于 链表 和 表达式 的处理思想近乎相同,这里就不进行枯燥的复述了

那么,在这篇博文中,本人主要讲解一个算法来解决字符串匹配问题——KMP算法

首先,本人来解释一下什么是字符串匹配问题:

字符串匹配问题

在一个源字符串中,查找一个目标字符串(子字符串)的第一次出现位置。

本人现在这里来阐释一下算法的基本思想:

根据给出的字串,得到一个数组,来储存当子串中的每一个元素的适配个数,然后根据这个数组中的值,遍历并比较源串和子串,当遇到不匹配的位置,读取该位置的适配字符数,将该数作为再次比较时源串的开始下表下标,因为我们这些。

那么,什么是适配呢?

适配就是指:与该字符紧挨着前缀的字符串的部分长度,与从该字符串刚开始开始比较,长度相等内容也完全相等的长度。

假设现在有一个字符串:

annbcdanacadsannannabnna

现在要求查找如下字串:

annacanna

那么,本人根据子串的信息来得出一个数组:

下标 字符 适配字符数 适配串
0 a 0
1 n 0
2 n 0
3 a 0
4 c 1 a
5 a 0
6 n 0
7 n 1 a
8 a 0
next[] = {0, 0, 0, 0, 1, 0, 0. 0}

这个例子其实算是比较简单的,还不能完全体现我们要初始化这个数组的原理,现在本人来给出一个比较复杂的例子:

源串:aabaabaabaabaabaaaabaabaab

子串:aabaabaaaabaa

那么,本人根据子串的信息来得出一个数组:

下标 字符 适配字符数 适配串
0 a 0
1 a 0
2 b 1 a
3 a 0
4 a 1 a
5 b 2 aa
6 a 3 aab
7 a 4 aaba
8 a 5 aabaa
9 a 2 aa
10 b 2 aa
11 a 3 aab
12 a 4 aaba
next[] = {0, 0, 1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 2, 2, 3, 4}

现在,本人来通过两张图来展示下这个数组的作用:



没错,这个数组就是当子串和源串相比失配时应该移动的长度。

那么,了解了上述的算法的大致流程,我们现在就来用代码来实现一下:

首先,还是先来编写本人一贯的头文件:

mec.h:

#ifndef _MEC_H_
#define _MEC_H_ typedef unsigned char boolean;
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define NOT_FOUND -1 #endif

KMPSearch.c:

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h> #include "mec.h" void getNext(const char *str, int *next);
int KMPMatch(const char *str, const char *sub); /*通过KMP算法查找字串位置 函数*/
int KMPMatch(const char *str, const char *sub) { //因为我们只是要查找位置,所以不能对 源串 以及 子串 进行更改
int *next;
int strLen; //用于存储 源串 长度
int subLen; //用于存储 子串 长度
int i = 0;
int j = 0; if (NULL == str || NULL == sub
|| (subLen = strlen(sub)) > (strLen = strlen(str))) {
return NOT_FOUND;
} next = (int *) calloc(sizeof(int), subLen); //我们将next数组的长度定为字串长度为了之后直接跳过不会适配的长度
getNext(sub, next); while (str[i] && sub[j]) {
if (str[i] != sub[j]) {
if (j == 0) {
++i;
} else {
j = next[j];
//因为目标串失配点的前面的部分适配子串 和 目标串开头的部分子串内容是一样的,所以不用考虑开头那部分子串
//所以我们跳过比较这段字符串,从后面的子串开始比较,
}
} else {
++i;
++j;
}
if (sub[j] == 0) { //当我们比较到字串的下标为j时,发现子串被遍历完了,也就意味着这时子串在源串中的位置找到了
free(next);
return i - j; //因为字串长度是j,所以子串的第一个字符在源串中所对应的下标应改为当前下标(即i)- j
}
}
free(next); return NOT_FOUND;
} /*产生适配数组 函数*/
void getNext(const char *str, int *next) {
int i = 2;
int j = 0;
boolean isSame; if (strlen(str) < 3) { //因为我们之后从源串的第三个单元找起,所以长度不能小于3
return;
} while (str[i]) { //遍历 源串,查找适配点
isSame = str[i-1] == str[j];
if (isSame || j == 0) {
next[i++] = !isSame ? 0 : ++j;
} else {
j = next[j];
}
}
} int main() {
char str[80];
char sub[80];
int index; printf("请输入源串:");
gets(str);
printf("请输入子串:");
gets(sub); index = KMPMatch(str, sub); if (NOT_FOUND == index) {
printf("未找到!\n");
} else {
printf("在第%d个位置!\n", index+1); //因为数组的下标是从0开始,所以我们在表示时,要给 下标+1
} return 0;
}

下面,我们来看一下运行结果:

可以看到,查找结果是正确的!

那么,现在本人再给出一对不存在包含关系的源串与子串,让我们再来看看查找结果:

我们能够清晰地看到,运行结果都是正确的!

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