C语言实现的字符串匹配（后缀数组的使用）

题目描述：妞妞有两个字符串a和b，其中a串是一个01串，b串中除了可能有0和1，还可能有'?'，b中的'?'可以确定为0或者1。寻找一个字符串t是否在字符串s中出现的过程，称为字符串匹配。牛牛现在考虑所有可能的字符串b，有多少种可以在字符串a中完成匹配。

例如：a="00010001"，b="??"，字符串b可能的字符串是"00"，"01"，"10"，"11"，只有"11"没有出现在字符串a中，所以输出3。

输入描述：输入包括两行，第一行是字符串a，长度在1-50，第二行是字符串b，长度是1-50，输出为一个数，表示匹配数量。

 

解题：

1）Main函数编写

int main(int argc, const char* argv[]){
    char * str = malloc(sizeof(char)*MAXLEN);
    char * pattern = malloc(sizeof(char)*MAXLEN);
    scanf("%s",str);
    scanf("%s",pattern);
    int strlen = 0;
    while (str[strlen]!='\0') {
        ++strlen;
    }
    int patternlen = 0;
    while (pattern[patternlen]!='\0') {
        ++patternlen;
    }
    char **p1 = malloc(sizeof(char*)*MAXLEN);
    char **p2 = malloc(sizeof(char*)*MAXLEN);
    for (int i = 0; i <= strlen - patternlen; ++i) {
        p1[i] = str+i;
    }
    //sort(p1, 0,strlen-patternlen);
    qsort(p1, strlen-patternlen+1, sizeof(char*), cmp);
    int i = 0;
    int j = 1;
    p2[0] = p1[0];
    while (j <= strlen - patternlen) {
        if (cmp2(p2[i],p1[j], patternlen) == 0) {
            ++j;
            continue;
        }
        //p2[++i] = p1[j++];
        ++i;
        p2[i] = p1[j];
        ++j;
    }
    strlen = i+1;
    j = 0;
    int ans = 0;
    while(j<strlen){
        if (match(p2[j], pattern, patternlen) == 0) {
            ++ans;
        }
        ++j;
    }
    printf("%d\n",ans);
    return 0;
}

 

2）自实现的后缀数组比较函数cmp(该cmp的传入参数为const char*类型，方便作为标准库函数qsort的参数传入)

int cmp(const void * x, const void * y){
    int i = 0;
    char * a = *(char**)x;
    char * b = *(char**)y;
    while (a[i]!='\0'&&b[i]!='\0') {
        if (a[i]<b[i]) {
            return -1;
        } else if(a[i] > b[i]){
            return 1;
        } else {
            ++i;
        }
    }
    if (a[i]=='\0'&&b[i]=='\0') {
        return 0;
    } else if(a[i]=='\0'){
        return -1;
    } else {
        return 1;
    }
}

 

3）因为c语言无法给函数形参配置默认值，故需重新实现一个带有长度限制的字符串比较函数

//或者使用int strncmp(const char * s1, const char * s2, size_t n)
 1 int cmp2(char * a, char * b, int len){
    int i = 0;
    while (a[i]!='\0'&&b[i]!='\0'&& i<len) {
        if (a[i]<b[i]) {
            return -1;
        } else if(a[i] > b[i]){
            return 1;
        } else {
            ++i;
        }
    }
    if (i==len) {
        return 0;
    }
    if (a[i]=='\0'&&b[i]=='\0') {
        return 0;
    } else if(a[i]=='\0'){
        return -1;
    } else {
        return 1;
    }
}

 

4）自实现的快速排序算法

void sort(char** arr, int start, int end){
    if (end-start <= 0) {
        return;
    }
    char* pivot = arr[start];
    int i = start+1;
    int j = end;
    while (i<=j) {
        while (cmp(arr[i],pivot)<1) {
            ++i;
        }
        while(cmp(arr[j],pivot)==1){
            --j;
        }
        if (i>=j) {
            break;
        }
        char * temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

    arr[start] = arr[j];
    arr[j] = pivot;
    sort(arr, start, j-1);
    sort(arr, j+1, end);
}

 

总结：

1）c语言标准库共包含15个头文件

Header File	Content
stdio.h	输入和输出, 包括scanf,printf,putchar,getchar,puts,gets,fopen,fclose,fread,fwrite等
stdlib.h	最常用的系统工具函数，包括 1）#define NULL (void*)0 2）内存管理函数 void * malloc(size_t size), void free(void * ptr) 3）数学函数 abs, labs, rand, srand 4）字符串转换函数 atoi, atol, atof 5）搜索和排序函数 void qsort(void * base, size_t nmemb, size_t size, int (* compar)(const void *, const void *))、void * bsearch(const void * key, const void * base, size_t nmemb, size_t size, int (* compar)(const void *, const void *))
string.h	字符串处理，包括 1）内存管理函数 void * memset(void * dest, int c, size_t n), void * memcpy(void * dest, const void * src, size_t n), int memcmp(const void * s1, const void * s2, size_t n), void * memchr(const void * s, int c, size_t n) 2）字符串处理函数 char * strcat(char * deat, const char * src), char * strcpy(char * dest, const char * src), char * strncpy(char * dest, const char * src, size_t n), int strcmp(const char * s1, const char * s2), int strncmp(const char * s1, const char * s2, size_t n), size_t strlen(const char * s), char * strtok(char * s1, const char * s2), char * strstr(const char * s1, const char * s2), char * strpbrk(const char * s1, const char * s2), char * strchr(const char * s, int c), char * strrchr(const char * s, int c)
math.h	数学函数，包括 1）指数与对数 exp, pow, sqrt, log, log10 2）取整 ceil, floor 3）取绝对值 fabs
ctype.h	字符类测试，包括大小写转换 tolower(c), toupper(c)
time.h	时间和日期， clock_t clock(void), double difftime(time_t time1, time_t time0)
error.h	定义错误代码，perror(const char * s)
stddef.h	一些常数、类型和变量
assert.h	断言，assert(int x), abort()函数使程序异常终止
float.h	浮点数运算
limits.h	定义整数数据类型的取值范围
locate.h	本土化
setjmp.h	非局部跳转
signal.h	信号
stdarg.h	可变参数列表

 

其中stdlib.h库有比较重要的排序和搜索函数，string.h库有重要的字符串比较、连接、复制、找子串函数，对字符串匹配有重要作用。

 

2）qsort的形参有一个 void * , 该算法一个重点是指针的运用，这里我们说说void* 和 void**的区别

void*是一种特殊的指针类型，可用于存放任意对象的地址。void**即为void类型指针的指针，void***为void类型指针的指针的指针。*(void**)表示void指针的指针的解引用，表示一个指针，可用于存放一个地址；

cmp函数中形参类型是void *，表示的是传入数组中某两个比较值的地址，该题传入的是后缀数组，数组中每个值都是一个字符串的首地址，故该值的地址即字符串地址的地址，又叫指针的指针，该对象说白了还是个地址，当然可以用void*存放。

在使用void*和void**时，需先将该类型转换成具体类型，才能进一步引用。故将其转换成char**表示char类型地址的地址，再将其解引用，就得到了字符的地址，表示一个字符串。

c语言指针偏移也需要注意⚠️

C语言指针偏移技巧（也是一个要注意的坑）