数据结构21：字符过滤系统

字符过滤系统简介：由用户给定一串字符文本和要查询的字符或者字符串，要求系统能够自动检测出该字符或字符串在文本中的位置，同时系统中需设有全部替换功能，
必要时将文本中的所有查询到的字符替换成指定字符。

项目实例
例如在字符串文本 “abcabc” 中检测是否含有字符 ‘a’ 时，字符过滤系统应反馈给用户该字符存储于文本中的位置，即 1 和4，同时询问用户是否将所有的
字符 ‘a’ 替换成其它指定字符，假设用户指定字符 ‘a’ 全部转换成字符 ‘d’，系统应将替换后的字符串 “dbcdbc” 反馈给用户。

设计思路
字符过滤系统的设计，其主要功能的实现主要分为两部分：字符串的模式匹配和字符串的替换。有关字符串的模式匹配算法，可以选择 BF 算法或是 KMP 算法，
和之前所接触的算法不同的是，系统是要将文本中所有与指定字符相同的都筛选出来，而不是找出一个就结束。不过换汤不换药，只要在前面的学习中领会了
模式匹配的思想，就可以轻松解决该问题。

在实现字符串的替换功能时，没有成型的算法，需要自己设计方案去编码实现。本节有提供了一种实现的思路，建议大家先自己思考，试着独立解决，培养自己
的编程解题思路，若实在不会了再借鉴本节给的思路。

完整实现代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define SIZE 1000

//KMP算法中的next数组
void Next(char *T, int *next)
{
　　int i=1;
　　next[1]=0;
　　int j=0;
　　while (i<strlen(T)) 
　　{
　　　　if (j==0 || T[i-1]==T[j-1]) 
　　　　{
　　　　　　i++;
　　　　　　j++;
　　　　　　if (T[i-1] != T[j-1]) 
　　　　　　{
　　　　　　　　next[i] = j;
　　　　　　}
　　　　　　else
　　　　　　{
　　　　　　　　next[i] = next[j];
　　　　　　}
　　　　}
　　　　else
　　　　{
　　　　　　j = next[j];
　　　　}
　　}
}

//KMP算法(快速模式匹配)实现函数
void KMP(char *S, char *T, int (*a)[], int *number)
{
　　int next[10];
　　Next(T, next);　　//根据模式串T,初始化next数组
　　int i = 1;
　　int j = 1;
　　*number = 0;
　　while (i <= strlen(S)) 
　　{
　　　　if (j==0 || S[i-1]==T[j-1]) 
　　　　{
　　　　　　i++;
　　　　　　j++;
　　　　}
　　　　else
　　　　{
　　　　　　j = next[j];
　　　　}
　　　　if (j>strlen(T)) 
　　　　{
　　　　　　(*number)++;
　　　　　　(*a)[(*number)] = i-(int)strlen(T);
　　　　　　j = 0;
　　　　　　i--;
　　　　}
　　}
}

//字符串替换算法，oldData：原字符串，selectData要替换掉的字符串，数组 a 存储的是需替换字符在原字符串中的首地址，number表示数组 a 的长度，newData用于存储新字符串，replace为替换的新字符
void replaceData(char *oldData, int *a, int number, char *replace, char *selectData, char *newData)
{
　　int order = 0;　　//表示newData存储字符的位置
　　int begin = 0;
　　for (int i=1; i<=number; i++) 
　　{
　　　　//先将替换位置之前的字符完整的复制到新字符串数组中
　　　　for (int j=begin; j<a[i]-1; j++) 
　　　　{
　　　　　　newData[order] = oldData[j];
　　　　　　order++;
　　　　}
　　　　//替换字符，用新字符代替
　　　　for (int k=0; k<strlen(replace); k++) 
　　　　{
　　　　　　newData[order] = replace[k];
　　　　　　order++;
　　　　}
　　　　//代替完成后，计算出原字符串中隔过该字符串的下一个起始位置
　　　　begin = a[i] + (int)strlen(selectData)-1;
　　}
　　//要替换位置全部替换完成后，检测是否还有后续字符，若有直接复制
　　while(begin < strlen(oldData)) 
　　{
　　　　newData[order] = oldData[begin];
　　　　order++;
　　　　begin++;
　　}
}

int main() 
{
　　while (1) 
　　{
　　　　printf("字符过滤检测系统启动(S),关闭(O)，请选择：\n");
　　　　char s;
　　　　char oldData[SIZE];
　　　　char selectData[SIZE];
　　　　char replace[SIZE];
　　　　char judge;
　　　　char *newData = (char*)malloc(SIZE*sizeof(char));
　　　　FILE *out;
　　　　scanf("%c", &s);
　　　　getchar();
　　　　if (s == 'O') 
　　　　{
　　　　　　break;
　　　　}
　　　　else
　　　　{
　　　　　　printf("请输入原字符串：\n");
　　　　　　scanf("%[^\n]", oldData);
　　　　　　getchar();　　//用于承接缓冲区冲的换行符
　　　　　　printf("输入要查找的字符或字符串：\n");
　　　　　　while (scanf("%s", selectData)) 
　　　　　　{
　　　　　　　　getchar();
　　　　　　　　int a[SIZE], number;
　　　　　　　　KMP(oldData, selectData, &a, &number);
　　　　　　　　if (number == 0)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　printf("未检测到文章中有该字符串！是否重新输入(Y/N)：\n");
　　　　　　　　　　scanf("%c", &judge);
　　　　　　　　　　getchar();
　　　　　　　　　　if (judge == 'N') 
　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　break;
　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　else
　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　printf("输入要查找的字符或字符串：\n");
　　　　　　　　　　}
　　　　　　　 }
　　　　　　　 else
　　　　　　　 {
　　　　　　　 　　printf("系统检测到该字符在原字符串中出现 %d 次，起始位置依次是：\n", number);
　　　　　　　　　 for (int i=1; i<=number; i++) 
　　　　　　　　   {
　　　　　　　　　　　　printf("%d ", a[i]);
　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　printf("\n");
　　　　　　　　　　printf("是否使用新字符串替换所有的 %s(Y/N)\n", selectData);
　　　　　　　　　　scanf("%c", &judge);
　　　　　　　　　　getchar();
　　　　　　　　　　if (judge == 'Y') 
　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　printf("请输入用于替换的字符串：\n");
　　　　　　　　　　　　scanf("%[^\n]", replace);
　　　　　　　　　　　　getchar();
　　　　　　　　　　　　replaceData(oldData, a, number, replace, selectData, newData);
　　　　　　　　　　　　printf("新生成的字符串为: %s\n", newData);
　　　　　　　　　　　　if((out=fopen("new.txt", "wr")) == NULL)
　　　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　printf("新生成的字符串为%s，写入文件失败", newData);
　　　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　　　if(fputs(newData, out))
　　　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　printf("已将新字符串写入new.txt文件中\n");
　　　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　　　free(newData);
　　　　　　　　　　　　fclose(out);
　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　break;
　　　　　　　　}
　　　　　　}
　　　　}
　　}

　　return 0;
}


运行结果：
字符过滤检测系统启动(S),关闭(O)，请选择：
S
请输入原字符串：
hello world!
输入要查找的字符或字符串：
!
系统检测到该字符在原字符串中出现 1 次，起始位置依次是：
12
是否使用新字符串替换所有的 !(Y/N)
Y
请输入用于替换的字符串：
,I love you!
新生成的字符串为: hello world,I love you!
已将新字符串写入new.txt文件中
字符过滤检测系统启动(S),关闭(O)，请选择：
O