数据结构第四章：串的模式匹配与操作解析

"数据结构第四章考试题库，包含了与串相关的多项选择题，涉及串的定义、操作、模式匹配、子串定位以及Next数组和Nextval数组等概念。" 在计算机科学中，数据结构是组织和管理大量数据的方式，而串是数据结构中的一个重要概念。串是由一个或多个字符组成的有限序列，可以用来表示文本信息。在本考试题库中，串的相关知识主要体现在以下几个方面： 1. **串的表示与操作**：串可以采用顺序存储（如数组）或链式存储（如链表）来实现。题目中提到了空串的概念，它不是由空格构成，而是指没有任何字符的串。此外，模式匹配是串的一种基本运算，用于查找一个串（模式）在另一个串（文本）中是否存在。 2. **字符串函数**：`concat`用于连接两个或多个字符串，`replace`用于替换串中的一部分，`substr`用于提取子串，`length`返回串的长度，`index`则用于查找子串在主串中的起始位置。一道具体的题目展示了这些函数的组合使用，计算出的结果为连接和替换后的字符串。 3. **子串定位**：当一个串（q）是另一个串（p）的子串时，求q在p中首次出现的位置的算法称为字符串匹配或子串查找。题目中提出了这种问题并要求识别算法名称。 4. **Next数组**：Next数组是KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法中用于高效字符串匹配的数据结构。Next[i]表示在模式串中，如果当前字符为第i个字符，则前i-1个字符中最大的公共前后缀的长度。例如，对于串S='aaab'，Next数组值为1123。 5. **Nextval数组**：Nextval数组是在Next数组基础上扩展的概念，它记录了在模式串中每个位置上需要回溯的字符数，以优化KMP算法。例如，串'ababaabab'的Nextval数组表示了在模式匹配过程中如何跳过不匹配的部分。 6. **模式串和Next数组计算**：对于更复杂的模式串，如't=‘abcaabbcabcaabdab’'，题目要求计算Next数组和Nextval数组的值，这些都是KMP算法中重要的步骤，用于确定模式匹配过程中的跳跃方式。 7. **子串数量**：另一个题目询问了串'S=’software’'的子串数目。子串是串的一部分，可以通过从原始串中选择任意起始位置和任意长度得到。对于给定的串，子串的总数可以通过计算所有可能的起始位置和长度的组合得出。 在计算机科学的课程中，尤其是数据结构和算法的学习中，串的处理和模式匹配是基础且重要的内容。这些题目覆盖了基本概念、字符串操作以及高效的字符串搜索算法，对于理解和掌握串的理论及实践应用具有指导意义。