数据结构与算法教程，数据结构C语言版教程！（第四部分、字符串，数据结构中的串存储结构）四

第四部分、字符串，数据结构中的串存储结构

串存储结构，也就是存储字符串的数据结构。

很明显，字符串之间的逻辑关系也是“一对一”，用线性表的思维不难想出，串存储结构也有顺序存储和链式存储。

提到字符串，常做的操作就是串之间的匹配，因为，本章给初学者介绍 2 种串的模式匹配算法，BF 算法和 KMP 算法。

七、[数据结构实践项目]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。

1、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。

2、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。

3、完整实现代码

#include

#include

#include

#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

                f (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

                        newData[order]=oldData[j];

                        order++;

                }

                //替换字符，用新字符代替

                for (int k=0;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

                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