資料結構與演算法串（基礎）

上上週學習了串的部分知識，今天得空將其中的一些點整理下來。

資料結構中，字串要單獨用一種儲存結構來儲存，稱為串儲存結構。這裡的串指的就是字串。

嚴格意義上講，串儲存結構也是一種線性儲存結構，因為字串中的字元之間也具有"一對一"的邏輯關係。只不過，與之前所學的線性儲存結構不同，串結構只用於儲存字元型別的資料。

一些特殊的命名

空串：儲存 0 個字元的串，例如 s = 「」（雙引號緊挨著）；

空格串：只包含空格字元的串，例如 s = " "（雙引號包含 5 個空格）；

子串和主串：假設有兩個串 a 和 b，如果 a 中可以找到幾個連續字元組成的串與 b 完全相同，則稱 a 是 b 的主串，b 是 a 的子串。例如，若 a = 「shujujiegou」，b = 「shuju」，由於 a 中也包含「shuju」，因此串 a 和串 b 是主串和子串的關係；

需要注意的是，空格串和空串不同，空格串中含有字元，只是都是空格而已。另外，只有串 b 整體出現在串 a 中，才能說 b 是 a 的子串，比如「shujiejugou」和「shuju」就不是主串和子串的關係。

另外，對於具有主串和子串關係的兩個串，通常會讓你用演算法找到子串在主串的位置。子串在主串中的位置，指的是子串首個字元在主串中的位置。

例如，串 a = 「shujujiegou」，串 b = 「jiegou」，通過觀察，可以判斷 a 和 b 是主串和子串的關係，同時子串 b 位於主串 a 中第 6 的位置，因為在串 a 中，串 b 首字元『j』的位置是 6。

串儲存結構的具體實現

儲存乙個字串，資料結構包含以下 3 種具體儲存結構：

（1）定長順序儲存：實際上就是用普通陣列（又稱靜態陣列）儲存。

（2）堆分配儲存：用動態陣列儲存字串；

（3）塊鏈儲存：用鍊錶儲存字串；

首先介紹一下串的定長順序儲存：

串的定長順序儲存結構，可以簡單地理解為採用「固定長度的順序儲存結構」來儲存字串，因此限定了其底層實現只能使用靜態陣列。

使用定長順序儲存結構儲存字串時，需結合目標字串的長度，預先申請足夠大的記憶體空間。

#include
intmain()

上面這段 c 語言**給大家完美地展示了使用定長順序儲存結構儲存字串。

串的堆分配儲存結構，其具體實現方式是採用動態陣列儲存字串。

通常，程式語言會將程式占有的記憶體空間分成多個不同的區域，程式包含的資料會被分門別類並儲存到對應的區域。拿 c 語言來說，程式會將記憶體分為 4 個區域，分別為堆區、棧區、資料區和**區，其中的堆區是本節所關注的。

與其他區域不同，堆區的記憶體空間需要程式設計師手動使用 malloc 函式申請，並且在不用後要手動通過 free 函式將其釋放。

c 語言中使用 malloc 函式最多的場景是給陣列分配空間，這類陣列稱為動態陣列。例如：

char
* a =
(char*)
malloc(5
*sizeof
(char))
;

此行**建立了乙個動態陣列 a，通過使用 malloc 申請了 5 個 char 型別大小的堆儲存空間。

a =
(char*)
realloc
(a,10
*sizeof
(char))
;

通過使用這行**，之前具有 5 個 char 型儲存空間的動態陣列，其容量擴大為可儲存 10 個 char 型資料。

#include
#include
#include
intmain()
//合併兩個串到 a1 中
for(
int i = lengtha1; i < lengtha1 + lengtha2; i++
)//串的末尾要新增 \0，避免出錯
a1[lengtha1 + lengtha2]
='\0'
;printf
("%s"
, a1)
;//用完動態陣列要立即釋放
free
(a1)
;free
(a2)
;return0;
}

程式執行結果：

data.biancheng.net

注意，程式中給 a1 和 a2 賦值時，使用了 strcpy 複製函式。這裡不能直接用 a1 =「data.biancheng」，程式編譯會出錯，報錯資訊為「沒有 malloc 的空間不能 free」。因為 strcpy 函式是將字串複製到申請的儲存空間中，而直接賦值是字串儲存在別的記憶體空間（本身是乙個常量，放在資料區）中，更改了指標 a1 和 a2 的指向，也就是說，之前動態申請的儲存空間雖然申請了，結果還沒用呢就丟了。

串的塊鏈儲存，指的是使用鍊錶結構儲存字串。

我們知道，單鏈表中的「單」強調的僅僅是鍊錶各個節點只能有乙個指標，並沒有限制資料域中儲存資料的具體個數。因此在設計鍊錶節點的結構時，可以令各節點儲存多個資料。

鍊錶各節點儲存資料個數的多少可參考以下幾個因素：

1.串的長度和儲存空間的大小：若串包含資料量很大，且鍊錶申請的儲存空間有限，此時應盡可能的讓各節點儲存更多的資料，提高空間的利用率（每多乙個節點，就要多申請乙個指標域的空間）；反之，如果串不是特別長，或者儲存空間足夠，就需要再結合其他因素綜合考慮；

2.程式實現的功能：如果實際場景中需要對儲存的串做大量的插入或刪除操作，則應盡可能減少各節點儲存資料的數量；反之，就需要再結合其他因素。

#include
#include
#include
#define linknum 3
//全域性設定鍊錶中節點儲存資料的個數
typedef
struct link link;
// nk為節點名，每個節點都是乙個 link 結構體
link *
initlink
(link * head,
char
* str)
;void
displaylink
(link * head)
;int
main()
//初始化鍊錶，其中head為頭指標，str為儲存的字串
link *
initlink
(link * head,
char
* str)
//建立並初始化首元節點
head =
(link*
)malloc
(sizeof
(link));
head->next =
null
;    link *temp = head;
//初始化鍊錶
for(
int i =
0; i)else
temp->a[j]
='#';}
if(i*linknum + j < length)
}return head;
}//輸出鍊錶
void
displaylink
(link * head)
temp = temp->next;
}}

程式輸出結果為：

data.biancheng.net

串的基礎就先整理到這裡啦，下次將更新bf演算法（串模式匹配演算法）。

資料結構與演算法串（基礎）

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