链串子串定位算法解析-严蔚敏《数据结构》

"链串上的子串定位算法-清华大学严蔚敏数据结构" 本文主要讨论的是在数据结构领域中，特别是链串（用结点大小为1的单链表表示的字符串）上执行子串定位算法的问题。链串是数据结构的一种，它采用单链表作为存储结构，每个结点只存储一个字符。在链串上实现子串匹配算法时，需要注意由于位移是结点地址而非整数，且链表中没有存储字符串的长度信息，因此算法实现会有所不同。 首先，我们需要了解数据结构的基本概念。数据结构是研究数据的组织方式，包括数据的逻辑结构（如线性结构、树形结构、图结构等）和物理结构（如顺序存储、链式存储等），以及它们之间的相互关系。通过对数据结构的研究，我们可以设计出更高效、更符合实际需求的算法。 在链串的子串定位算法中，给出的伪代码如下： ```c lstring *lindex(lstring s, lstring t){ lstring *shift,*q,*p; shift = S; // S 代表主串，t 代表模式串 q = shift; // q 用于遍历主串 p = t; // p 用于遍历模式串 while (q != NULL && p != NULL) { // 遍历到链表末尾或模式串结束 if (*q == *p) { // 如果当前字符匹配 p = p->next; // 移动模式串指针 if (p == NULL) { // 模式串遍历完成，匹配成功 return shift; // 返回有效位移所指的结点地址 } } else { q = q->next; // 字符不匹配，移动主串指针 p = t; // 重置模式串指针 } } return NULL; // 匹配失败，返回空指针 } ``` 在这个算法中，我们用`lstring`表示链串，它包含指向下一个字符的指针。算法从链串的起始位置开始，逐个比较主串`S`和模式串`t`的字符。如果当前字符匹配，模式串指针`p`向前移动；如果字符不匹配，主串指针`q`向前移动，同时模式串指针`p`重置回模式串起始位置。当模式串遍历完成后，如果主串还有未遍历的部分，且所有字符都匹配，说明找到了子串，返回主串的起始结点地址，否则返回空指针表示未找到子串。 数据结构的选择对算法的效率有显著影响。例如，上述链串的子串定位算法虽然简单直观，但效率较低，因为它采用了朴素的匹配方法，没有利用任何特定的模式来优化搜索过程。在实际应用中，可能会使用更高效的算法，如KMP算法或Boyer-Moore算法，它们能够在部分字符匹配的情况下避免不必要的字符比较，从而提高搜索速度。 此外，数据结构课程还会涉及抽象数据类型（ADT）、算法设计与分析等内容。抽象数据类型是对数据类型的一种高级抽象，它定义了数据的逻辑结构和相关操作。算法设计不仅关注解决问题的方法，还强调效率和可行性，通常会考虑时间复杂性和空间复杂性。在算法效率的度量方面，常用的时间复杂度是大O记法，它描述了算法运行时间与输入规模的关系。空间复杂度则衡量了算法执行过程中所需的内存空间。 数据结构是计算机科学的基础，对于编写高效、可维护的程序至关重要。链串上的子串定位算法只是其中的一个实例，展示了数据结构在实际问题解决中的应用。通过深入学习和理解数据结构，开发者可以更好地设计和实现各种软件系统。