数据结构之串

引言

当今计算机的硬件结构主要是反映数值计算的需要,在处理字符串的数据时比处理整数和浮点数要复杂,不同类型的应用对字符串的处理的需求不同,要有效处理字符串,就必须根据具体的情况使用合适的存储结构。

串定义

串或字符串由0个或多个字符串组成的有限序列。其中串值必须用单引号括起来,但是单引号不属于串,它的作用只是为了避免与变量名或数的常量混淆。
串可以用二元数组的形式(D,R)来定义,串的逻辑结构和线性表极为相似,区别在D的定义上,串的数据对象是字符集

串的基本操作

1.赋值操作
2.判等操作
3.求长度的操作
4.连接的操作
5.求子串的操作
6.替换的操作
7.插入的操作
8.删除的操作
9.定位的操作

串的存储结构

如果在程序语言中,串只是作为输入和输出的常量出现,则只需要作为一个字符的序列存储即可,但在多数非数值的处理程序中,串也是操做的对象,在程序的执行过程中,其值可变,这和程序中出现的其他的类型的变量一样,在对串进行操作时通过变量名访问其值。

两种处理方式:

静态存储结构

1、将串设计成一种结构类型,串是字符的数组,从串名可以直接访问串值,串值的存储分配是在编译时完成的。(用一组地址连续的存储单元存储串的字符序列)
非紧缩格式:一个字存储单元存放一个字符(计算机的存储器采用的是字编址结构)
紧缩格式:即在一个字存储单元中存放多个字符


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动态的存储结构

2串值的存储分配是在程序运行时完成的,在串值和串名之间建立一个对照表,称之为存储映像。
和线性表的链式存储结构相似,用链表的方式存储串值。要设有头指针和尾指针(指向链表的最后一个节点)给出串的长度称此种串存储的结构为块链结构


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两种存储结构的对比

一、使用顺序方式存储串值,由于预先就定义可一个串的最大长度,当串小时空间的利用率低,另一方便在串操作链接置换等受到了限制
二、使用链表进行储存时链表比较灵活,长度不受限制,但是会影响到存储密度的制约,链块表使得串的操作复杂化,存在节点大小取多大比较合适的问题。


image.png

串操作的实现

静态结构存储串的操作

1.串的联结
2.求子串
3.求子串位置的定位函数
模式匹配的一种改进算法
kmp算法(在模式匹配的基础之上进行优化,返回上次在未匹配的索引)
堆结构存储串时的操作
1、赋值操作联结运算
2、求子串
3、置换操作

串操作的应用

1.文本编辑


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在文本编辑的程序中设立页指针,行指针和字符指针,分别指示当前操作的页行和字符。

2.建立词索引表
信息检索是计算机应用的重要领域,为了提高信息检索的效率,需要建立一个号的索引系统。例如图书馆的“书名关键字索引”
查找步骤:
1、从书录文件中读入一个书名串
2、从书录串中提取所有的关键字插入词表
3、对词表中的每一个关键字,在索引表中进行查找并作出相应的插入操作。
如图a书录文件


image.png

如图b关键词索引表


image.png

词表为线性表,是中间变量非常驻内存,采用顺序存储结构。
索引表为有序表,虽是动态生成的,在生成的过程之中需要频繁的进行插入操作,因为索引表主要的功能还是进行查找,为提高查找的效率,所以采用顺序的存储结构。包涵两个内容:关键词、书号索引。因为常驻内存,因考虑节省存储空间。采用链式存储结构(书号是长度是不等变化的)。

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