揭秘顺序串存储结构：基本实现及关键算法详解

2023-04-22 05:29:27

揭开顺序串的序幕：深入浅出详解其结构与算法

在数据结构的浩瀚海洋中，顺序串犹如一颗璀璨明珠，在字符串处理领域大放异彩。它以其简洁高效的特性，在文本编辑、编译器、数据库等众多场景下担任着举足轻重的角色，甚至为人工智能和自然语言处理等前沿技术的蓬勃发展奠定了坚实的基础。今天，让我们一同踏上探索顺序串魅力之旅，深入了解它的结构、关键算法和实际应用。

基本结构：安家于连续数组之中

顺序串的基本实现可谓朴实无华，它将串中的字符元素按顺序排列存储在一个连续的数组中，每个字符占据数组的一个单元。数组的起始地址便是串的首地址，这种存储方式的妙处在于，它使串中字符的访问和修改变得轻而易举，时间复杂度仅为 O(1)。

关键算法：操纵顺序串的四位魔法师

为了对顺序串进行有效操作，四大关键算法应运而生，它们犹如操纵串的四位魔法师，各显神通：

生成串： 根据给定的字符序列，挥舞魔杖，创建出全新的顺序串。
查找子串： 在浩瀚串海中寻觅指定子串，犹如大海捞针，精准定位其踪迹。
插入子串： 将子串巧妙地插入指定位置，宛如在画布上添上一笔，使串的画卷更加丰富多彩。
删除子串： 挥动法杖，从串中抹去指定的子串，仿佛橡皮擦抹去铅笔的痕迹，不留一丝痕迹。

示例代码：用 C 语言演绎顺序串的华尔兹

理论固然重要，实践方显真章。下面，让我们用 C 语言谱写一首顺序串的华尔兹，亲身体验它的魅力：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 顺序串结构体，承载字符元素的容器
typedef struct {
    char *ch;   // 字符数组
    int length; // 字符串长度
} String;

// 创建顺序串，从无到有的诞生
String *createString(char *str) {
    String *s = (String *)malloc(sizeof(String));
    s->length = strlen(str);
    s->ch = (char *)malloc(s->length + 1);
    strcpy(s->ch, str);
    return s;
}

// 查找子串，大海捞针的精彩演绎
int findSubString(String *s, String *sub) {
    int i, j;
    for (i = 0; i <= s->length - sub->length; i++) {
        for (j = 0; j < sub->length; j++) {
            if (s->ch[i + j] != sub->ch[j]) {
                break;
            }
        }
        if (j == sub->length) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

// 插入子串，画龙点睛的巧妙之笔
void insertSubString(String *s, int pos, String *sub) {
    char *newCh = (char *)malloc(s->length + sub->length + 1);
    strncpy(newCh, s->ch, pos);
    strncpy(newCh + pos, sub->ch, sub->length);
    strncpy(newCh + pos + sub->length, s->ch + pos, s->length - pos);
    free(s->ch);
    s->ch = newCh;
    s->length += sub->length;
}

// 删除子串，橡皮擦魔法的显现
void deleteSubString(String *s, int pos, int len) {
    char *newCh = (char *)malloc(s->length - len + 1);
    strncpy(newCh, s->ch, pos);
    strncpy(newCh + pos, s->ch + pos + len, s->length - pos - len);
    free(s->ch);
    s->ch = newCh;
    s->length -= len;
}

// 打印顺序串，华丽丽的自我展示
void printString(String *s) {
    printf("顺序串：%s，长度：%d\n", s->ch, s->length);
}

// 主函数，精彩演出的舞台
int main() {
    // 创建顺序串，赋予它生命
    String *s = createString("Hello World");

    // 查找子串，寻找隐藏的宝藏
    String *sub = createString("World");
    int pos = findSubString(s, sub);
    if (pos == -1) {
        printf("子串不存在\n");
    } else {
        printf("子串位置：%d\n", pos);
    }

    // 插入子串，增添画龙点睛之笔
    String *insert = createString("!");
    insertSubString(s, 11, insert);

    // 删除子串，挥舞橡皮擦的魔法
    deleteSubString(s, 7, 5);

    // 打印顺序串，展示风采
    printString(s);

    return 0;
}