实验三 串的模式匹配

这个作业属于哪个课程	https://edu.cnblogs.com/campus/qdu/DS2020
这个作业的要求在哪里	https://edu.cnblogs.com/campus/qdu/DS2020/homework/11165
这个作业的目标	了解串的基本概念； 掌握串的模式匹配算法的实现
一、 实验目的

1. 了解串的基本概念
2. 掌握串的模式匹配算法的实现

二、 实验预习
说明以下概念

1. 模式匹配：它是数据结构中字符串的一种基本运算，给定一个子串，要求在某个字符串中找出与该子串相同的所有子串，这就是模式匹配。
   链接：https://baike.baidu.com/item/
2. BF算法：(即暴力(Brute Force)算法)它是普通的模式匹配算法，BF算法的思想就是将目标串S的第一个字符与模式串T的第一个字符进行匹配，若相等，则继续比较S的第二个字符和 T的第二个字符;若不相等，则比较S的第二个字符和T的第一个字符，依次比较下去，直到得出最后的匹配结果。BF算法是一种蛮力算法。
   链接：https://baike.so.com/doc/4931925-5152047.html
3. KMP算法：它是一种改进的字符串匹配算法，由D.E.Knuth，J.H.Morris和V.R.Pratt同时发现，因此人们称它为克努特--莫里斯--普拉特操作(简称KMP算法)。KMP算法的关键是利用匹配失败后的信息，尽量减少模式串与主串的匹配次数以达到快速匹配的目的。具体实现就是实现一个next()函数，函数本身包含了模式串的局部匹配信息。时间复杂度O(m+n)。
   链接：https://baike.so.com/doc/5460302-5698691.html
   注：1.每个链接有对应的概念介绍及扩展知识（分类、使用等）；2.上述均不是超链接，仅仅是名称。

三、 实验内容和要求
1、阅读并运行下面程序，根据输入写出运行结果。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#define MAXSIZE 100
typedef struct{
	char data[MAXSIZE];
	int length;
}SqString;

int strCompare(SqString *s1,SqString *s2); /*串的比较*/
void show_strCompare();
void strSub(SqString *s,int start,int sublen,SqString *sub); 
/*求子串*/
void show_subString();

int strCompare(SqString *s1,SqString *s2){
	int i;
	for(i=0;i<s1->length&&i<s2->length;i++)
		if(s1->data[i]!=s2->data[i])
			return s1->data[i]-s2->data[i];
	return s1->length-s2->length;
}
void show_strCompare(){
    SqString s1,s2;
    int k;
    printf("\n***show Compare***\n");
    printf("input string s1:");
    gets(s1.data);
    s1.length=strlen(s1.data);
    printf("input string s2:");
    gets(s2.data);
    s2.length=strlen(s2.data);
    if((k=strCompare(&s1,&s2))==0)
        printf("s1=s2\n");
    else if(k<0)
        printf("s1<s2\n");
    else
        printf("s1>s2\n");
    printf("\n***show over***\n");
}

void strSub(SqString *s,int start,int sublen,SqString *sub){
	int i;
	if(start<1||start>s->length||sublen>s->length-start+1){
		sub->length=0;
	}
	for(i=0;i<sublen;i++)
		sub->data[i]=s->data[start+i-1];
	sub->length=sublen;
}
void show_subString(){
    SqString s,sub;
    int start,sublen,i;
    printf("\n***show subString***\n");
    printf("input string s:");
    gets(s.data);
    s.length=strlen(s.data);
    printf("input start:");
    scanf("%d",&start);
    printf("input sublen:");
    scanf("%d",&sublen);
    strSub(&s,start,sublen,&sub);
    if(sub.length==0)
        printf("ERROR!\n");
    else{
        printf("subString is :");
        for(i=0;i<sublen;i++)
            printf("%c",sub.data[i]);
    }
    printf("\n***show over***\n");
}

int main(){
    int n;
    do {
        printf("\n---String---\n");
        printf("1. strCompare\n");
        printf("2. subString\n");
        printf("0. EXIT\n");
        printf("\ninput choice:");
        scanf("%d",&n);
        getchar();
        switch(n){
            case 1:show_strCompare();break;
            case 2:show_subString();break;
            default:n=0;break;
        }
    }while(n);
    return 0;
}

⦁ 运行程序
输入：
1
student
students
2
Computer Data Stuctures
10
4
运行结果：

2. 实现串的模式匹配算法。补充下面程序，实现串的BF和KMP算法。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#define MAXSIZE 100
typedef struct{
	char data[MAXSIZE];
	int length;
}SqString;

int index_bf(SqString *s,SqString *t,int start);
void getNext(SqString *t,int next[]);
int index_kmp(SqString *s,SqString *t,int start,int next[]);
void show_index();

int index_bf(SqString *s,SqString *t,int start);
void getNext(SqString *t,int next[]);
int index_kmp(SqString *s,SqString *t,int start,int next[]);
void show_index();

int index_bf(SqString *s,SqString *t,int start){	
  int i=start;
  int j=0;
  while(s->data[i]!='\0'&&t->data[j]!='\0'){
  	if(s->data[i]=t->data[j]){
  		i++;
  		j++;
	  }
	  else{
	  	start++;
	  	i=start;
	  	j=0;
	  }
  } 
  if(t->data[j]=='\0') return start+1;
  else return 0;
}
void getNext(SqString *t,int next[]){
	int i=0,j=-1;
	next[0]=-1;
	while(i<t->length){
		if((j==-1)||(t->data[i]==t->data[j])){
			i++;j++;next[i]=j;
		}else
			j=next[j];
      }
}

int index_kmp(SqString *s,SqString *t,int start,int next[]){
  const int len=t->length;
  next[0]=-1;
  int j=0;
  int k=-1;
  while (j<len-1){
  if (k==-1 || t->data[j]==t->data[k])
  {
 
  j=j+1;
  k=k+1;
  next[j]=k; }
  else 
   k=next[k];
   }
 SqString *vec;
 int p=0;
 int q=0;
 while(p<s->length&&q<t->length){
 	if(q==-1||s->data[p]==t->data[q])
  {
	++p;
	++q;
 } 
 else
 q=next[q];
 if(q==t->length){
    vec->data[p-q];
 	j=-1;
 }
  }
 
}
void show_index(){
    SqString s,t;
    int k,next[MAXSIZE]={0},i;
    printf("\n***show index***\n");
    printf("input string s:");
    gets(s.data);
    s.length=strlen(s.data);
    printf("input string t:");
    gets(t.data);
    t.length=strlen(t.data);
    printf("input start position:");
    scanf("%d",&k);
    printf("BF:\nthe result of BF is %d\n",index_bf(&s,&t,k));
    getNext(&t,next);
    printf("KMP:\n");
    printf("next[]:");
    for(i=0;i<t.length;i++)
        printf("%3d",next[i]);
    printf("\n");
    printf("the result of KMP is %d\n",index_kmp(&s,&t,k,next));
    printf("\n***show over***\n");
}

int main(){
show_index();
return 0;
}

⦁ 运行程序
输入：
abcaabbabcabaacbacba
abcabaa
1
运行结果：

四、 实验小结
本实验在原有的程序架构下，补充了BF算法和KMP算法的程序。根据题目要求，用C++运行程序，得到了较为合理的结果。本实验的重点在于BF算法和KMP算法的学习与运用，笔者利用课本及网络资源，对BF算法和KMP算法进行了初步的学习，对其有了整体上的了解后，进行BF算法和KMP算法的编程，从而圆满地完成了本实验。
五、 评语
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