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字符串和字符串的常见存储结构

继续接去年的常见数据结构和算法总结 系列随笔记录

一、计算机里进行非数值处理的对象基本上是字符串数据,比处理浮点和整数都要复杂

string串定义:由 0 个或多个 字符 组成的 有限的 序列,通常记为:s =“a1 a2 a3 … ai …an”  ( n≥0 ,且n是有限的)。其中的引号不属于串,只是一个标记作用!

n就是串的长度,且字符串里的字符 ai 的值由 字母、数字或其他字符 组成的。

二、字符串为什么要用双引号标记

作用:避免字符串与变量名或数的常量混淆。  

    char *str = "*str";
    int x = 1111111;
    char *str1 = "1111111";

三、几个概念

空串:不含任何字符的串,长度 = 0,用符号 f  表示。也就是说空串也是字符串!

空格串:仅由一个或多个空格组成的串。 区分空串和空格串!

子串:由串中任意个连续的字符组成的子序列。空串是任意串的子串,任意串是其自身的子串。 

主串:包含子串的串。

字符的位置:字符在序列中的序号。

子串在主串中的位置:子串的首字符在主串中的位置。

    char *str = "";//空串
    char *str1 = "    ";//空格串
    char *strMain = "abcdefg";//主串
    char *strSub = "cde";//strMain的子串,子串在主串的位置是 3
    char *strSub1 = "";//空串同样是strMain的子串
    char *strSub2 = "abcdefg";//也可以看成是strMain的子串,字符串本身也是自己的子串,在主串的位置是 1

串相等:当两个串的长度相等且各个对应位置的字符都相等时才相等。

    char *s1 = "12345";
    char *s2 = "12345";
    //s1和s2相等
    char *s3 = "1 2345";
    //s1,s2和s3不等

四、串的逻辑存储结构

还是那句话,线性表是数据结构和算法的基础!很多地方都以线性表为基础去扩展!同样,串的逻辑结构和线性表很相似!

串和线性表的区别:串的数据对象,我们约定是字符集,也就是说,字符串是数据受限的!而线性表的数据对象,不一定是字符集!可以存储整数,浮点数等,都没问题。

五、串的基本操作

和线性表差别较大。 因为,线性表的基本操作大多以“单个元素”作为操作对象,比如删除一个元素,初始化一个结点,插入一个结点等,而串的基本操作通常以“串这个整体”作为操作对象。比如在串中查找某个子串、在串的某个位置上插入一个子串、删除一个子串,子串的模式匹配……

六、字符串的三种存储结构

串也是一类特殊的线性表,故其存储结构与线性表的存储结构类似,只不过组成串的结点是单个字符而已。

 

定长顺序存储

也称为静态存储分配的顺序串。即用一组地址连续的存储单元依次存放串中的字符序列。“定长”、“静态”的意思可简单地理解为一个确定的存储空间,它的长度是不变的。 

串长的表示方法:

1)在串的存贮区首地址显式地记录串的长度。 方便使用,一目了然,比如Pascal语言。

2)在串之后加结束标志,隐式记录串的长度,不直观,如C/C++ 使用 “\0”。这里使用的是1)中的显式方式记录串长度。


字符串This is a dog.  的存储形式对比,要知道,串的静态存储结构(简单一维数组表示),大小不可变。

注意:

1)串的实际长度可在这个预定义长度的范围内随意设定,超过预定义长度的串值则被舍去,称之为“截断”。

2)字符类型存储的是对应字符在 ASCII 里的值,10进制表示!

#define len 255
typedef unsigned char string[len + 1];//0单元存储穿的长度

定长顺序存储表示时串操作的缺点 :
需事先预定义串的最大长度,这在实际的程序运行前是很难估计的。 
由于定义了串的最大长度,使得串的某些操作受限(截尾),如串的联接、插入、置换等运算。

克服办法:不限定最大长度——动态分配串值的存储空间。 

 

PS:C没有字符串类型,C的字符串类型实际上是字符数组。而常说的C风格字符串,实际是末尾元素为零的字符数组。其他字符串风格取决于该语言设计思想,如Pascall语言为了强化类型管理与简化实现,字符串类型不要求字符串尾部有特殊字符表示字符串结束,而采用一种数据结构来管理字符串,在字符串头部分别有两个字段表示了该字符串的长度和引用计数。这样,简单的指针赋值直接复制地址并增加引用计数即可。而且字符串长度也不用每次都要重新计算。后来的C++、Java等语言都借鉴了这样的设计思想。

 

堆分配存储(很重要,经常用)

堆存储结构的特点:

仍以一组空间足够大的、地址连续的存储单元依次存放串值字符序列,但它们的存储空间是在程序执行过程中动态分配的,C 语言中提供的串类型就是以这种存储方式实现的。

由动态分配函数 malloc() 分配一块实际串长所需要的存储空间(“堆”),如果分配成功,则返回此空间的起始地址,作为串的基址,由 free( ) 释放串不再需要的空间。 

typedef struct {
    char *chr;//存放穿的手地址,其实编写程序,只要思路清晰,基础知识点明白,那么一定能写出来
    int len;
} strHeap;

这样分配的字符串,对分配的,可以动态改变长度,进行串的复制,插入,连接,置换算法等

堆存储结构的优点:

堆存储结构既有顺序存储结构的特点,处理(随机取子串)方便,操作中对串长又没有任何限制,更显灵活,因此在串处理的应用程序中常被采用。 

 

块链存储

刚刚的堆分配,其实还是顺序表的动态分配的演化。那么自然有链表的演化,串值也可用单链表存储,简称为链串。 链串与单链表的差异只是它的结点数据域为单个字符。 

   

优点:便于插入和删除    缺点:空间利用率低 ,这里知道一个公式:

为了提高空间利用率,可使每个结点存放多个字符(这是顺序串和链串的综合 (折衷) ),称为块链结构。 实际应用时,可以根据问题所需来设置结点的大小。例如:在编辑系统中,整个文本编辑区可以看成是一个串,每一行是一个子串,构成一个结点。即:同一行的串用定长结构(80个字符),行和行之间用指针相联接。 

为了便于进行串的操作(连接等),当以块链存储串值时,除头指针外还可附设一个尾指针指示链表中的最后一个结点,并给出当前串的长度。

先表示块链的结点的结构(这也是这类问题的惯常做法,链式的,可以考虑定义单个的结点,然后定义整体的组织,从小到大,由内而外!)

typedef struct string{
   char chr[100];//数据=块
    struct string *next;//
} string;

串的链表结构

typedef struct {
    string *head;//
    string *tail;
    int len;
} String;

 

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posted @ 2015-03-08 21:52  dashuai的博客  阅读(11903)  评论(0编辑  收藏  举报
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