第五次作业：串的模式匹配

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这个作业要求在哪里	https://edu.cnblogs.com/campus/qdu/DS2020/homework/11392
这个作业的目标	掌握串的模式匹配算法
学号	2018204219

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：模式匹配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。
2、BF算法：暴力匹配（BF）算法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，直到得出最后的匹配结果。
3、KMP算法：KMP算法是一种改进的字符串匹配算法，由D.E.Knuth，J.H.Morris和V.R.Pratt提出的，因此人们称它为克努特—莫里斯—普拉特操作（简称KMP算法）。KMP算法的核心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。具体实现就是通过一个next()函数实现，函数本身包含了模式串的局部匹配信息。
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){
补充代码.....

  int i,j,pos;

if(t->length==0) return(0);

pos=start;i=pos;j=0;

while(i<s->length&&j<t->length)

if(s->data[i]==t->data[j]){i++;j++;}

else{pos++;

i=pos;j=0;

}

if(j>=t->length)return(pos);

else return(-1); 

}

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[]){
    补充代码.....

int i,j;

if(t->length==0) return(0);

i=start;j=0;

while(i<s->length &&j<t->length )

if(s->data [i]==t->data [j])

{i++;j++;}

else

j=next[j];

if(j>=t->length ) return (i-j);

else return (-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;
}

输入：
abcaabbabcabaacbacba
abcabaa
1

运行结果：