串的存储与模式匹配：从定长顺序到算法实现

"该资源是关于数据结构课程中第四章串的讲解，主要涵盖了串的三种存储表示方式：定长顺序存储、堆分配存储和块链存储，并详细讨论了串的类型定义、模式匹配算法以及相关的操作定义。" 在数据结构中，串是一种重要的数据类型，它是由零个或多个字符组成的有限序列。串的表示和实现通常有多种方法，本课件主要关注的是串的定长顺序存储、堆分配存储和块链存储。 1. **串的定长顺序存储表示** 在定长顺序存储中，串的数据元素（字符）被存储在一个固定长度的数组中。这种存储方式简单直观，适用于串的长度相对较小且变化不大的情况。例如，如果预先知道每个串的最大长度为M，则可以分配一个大小为M的数组来存储串，数组中的每个元素都是一个字符。但是，这种方法可能会造成空间浪费，因为如果实际串的长度小于M，剩余的空间将无法再被其他串利用。 2. **串的堆分配存储表示** 堆分配存储是通过动态内存分配来存储串，当需要创建一个新串时，系统会在堆上为它分配足够的空间。这种方式更加灵活，可以适应不同长度的串，但需要额外的内存管理操作，如申请、释放内存等。 3. **串的块链存储表示** 块链存储是一种更复杂但更高效的存储方式，特别是在处理大容量的串时。它将串分割成若干个固定长度的块，每个块用一个节点表示，节点之间通过指针链接。这种方法既解决了串长度变化的问题，又能有效利用内存。 串的抽象数据类型（ADT）定义了串的基本操作，如： - `StrAssign(&T, chars)`：初始化一个串T，将其值设置为字符串常量chars。 - `StrCopy(&T, S)`：将已存在的串S复制到新串T中。 - `DestroyString(&S)`：销毁串S，释放其占用的内存。 - `StrEmpty(S)`：检查串S是否为空。 - `StrCompare(S, T)`：比较两个串S和T的大小。 - `StrLength(S)`：返回串S的长度。 - `Concat(&T, S1, S2)`：连接两个串S1和S2，生成新的串T。 - `SubString(&Sub, S, pos, len)`：从串S中提取子串，起始位置为pos，长度为len。 - `Index(S, T, pos)`：在串S中查找子串T的第一次出现的位置。 - `Replace(&S, T, V)`：将串S中所有子串T替换为V。 - `StrInsert(&S, pos, T)`：在串S的指定位置pos插入子串T。 - `StrDelete(&S, pos, len)`：删除串S中从位置pos开始长度为len的子串。 - `ClearString(&S)`：清空串S。 串的模式匹配算法是串处理中的一个重要主题，例如KMP算法、Boyer-Moore算法等，用于在一个主串中高效地查找特定的子串。这些算法能够避免不必要的字符比较，提高搜索效率。 在理解了串的表示和操作后，可以进一步探讨串在文本处理、数据库查询、模式识别等领域中的应用，以及如何通过优化算法来提高处理性能。学习这部分内容对于理解和解决与字符串处理相关的编程问题至关重要。