串的数据结构与存储方式

"第四章：串.md eeeeeeeeee" 在计算机科学中，"串"通常指的是字符串，是由一个或多个字符组成的有限序列。在本章中，我们将深入探讨串的相关概念、特性和其在数据结构中的应用。串是数据结构的一种特殊类型，它的数据元素是字符，可以包括中文字符、英文字符、数字以及各种标点符号。 串的基本概念包括空串和子串。空串是指长度为0的串，没有任何字符。子串则是串中任意连续的字符子序列，例如在串"abcdefg"中，"abc"和"efg"都是它的子串。串的长度是指串中字符的数量。串之间的大小比较通常是基于字符的ASCII码值，从第一个字符开始逐个比较，直到出现不同的字符或者到达串的末尾。 串与线性表有密切关系，因为它也是一种线性结构，数据元素之间存在着一对一的前后顺序关系。但与一般线性表不同的是，串的数据元素是字符，且通常涉及的操作更多地集中在字符串级别的处理，如查找、替换、连接等。 串的存储结构主要有两种：顺序存储和链式存储。 1. **顺序存储**： - 静态数组：预先分配固定大小的数组来存储串，适用于串长度已知或变化不大的情况。但这种方式可能导致空间浪费，比如数组长度大于实际串长度。 - 动态数组：当串长度不确定时，可以使用动态数组，根据需要扩展或收缩数组大小。然而，这涉及到内存管理和效率问题。 在实践中，通常会采用一种折衷方案，例如预留额外的空间来存储空字符（'\0'），以标识串的结束。这样，位序和索引可以保持对应，同时避免了数组长度的限制。 2. **链式存储**： - 在链式存储中，每个字符通过指针链接在一起，形成一个链表结构。这种方式允许更灵活的动态扩展，但需要额外的内存空间存储指针，且访问速度可能相对较慢。 链式存储的实现通常有两种形式：单链表和双链表。单链表每个节点仅包含字符和指向下一个节点的指针；而双链表则包含向前和向后两个指针，便于双向遍历。 串的这些存储结构各有优劣，选择哪种取决于具体的应用场景和性能需求。例如，如果串长度变化不大，静态数组可能更合适；而在需要频繁插入、删除字符的情况下，链式存储可能更灵活。 除了基本的存储结构，串还涉及到很多其他概念和操作，如模式匹配（如KMP算法）、字符串搜索、字符串排序等。这些高级操作在文本处理、编程语言设计、数据库系统等领域都有着广泛的应用。理解并掌握串的原理和操作是计算机科学基础教育的重要部分，对于后续学习和实际工作至关重要。