數(shù)據(jù)結構 串 數(shù)組 廣義表

概述

串:字符串的簡稱,串是一種特殊的線性表系枪,特殊在其數(shù)據(jù)元素都是一個字符曙砂。

數(shù)組和廣義表可以看做是線性表的擴充,即線性表的數(shù)據(jù)元素自身又是一個數(shù)據(jù)結構狐蜕。

1. 串 String

本結主要講述:串的存儲結構和基本操作
定義:主要是有0個或多個字符組成的序列宠纯。
存儲結構:順序存儲和鏈式存儲,但是串一般使用順序存儲結構层释。

順序存儲

typedef struct {
    char *ch;   //若為非空串婆瓜,則按串長分配存儲區(qū),否則ch為null
    int length;  //串長度
}HString;

鏈式存儲:

#define CHUNKSIZE 80;  //可有用戶定義的塊大小
typedef struct Chunk{
    char ch[CHUNKSIZE ];   
    struck Chunk *next;
}Chunk;

typedef struct {
    Chunk *head,*tail;//串的頭尾指針
    int  curlen;   //串的當前長度
}LString;

串的存儲密度=串值所占的存儲位/實際分配的存儲位 密度小贡羔,運算處理才方便廉白;
串的模式匹配算法 子串的定位運算通常稱為串的模式匹配或串匹配个初。
應用場景:搜索引擎、拼音檢查蒙秒、語言翻譯勃黍、數(shù)據(jù)壓縮等。
eg:
有兩個字符串S-主串晕讲、T-子串(也稱模式);

著名的模式匹配算法有兩種:BF和KMP算法:

  1. BF算法:最簡單直觀的模式匹配算法马澈,Brute-Force算法
int Indext(SString S,SString T,int pos){

        int i=pos,j=1;  //i指向主串瓢省,j指向子串
        while(S[0]>=i && j<=T[0]){

            if(S[i] == T[j]){
                ++i;
                ++j;
            }else{
                i=i-j+2;
                j=1;
            }
        }

        if(j>T[0]){
            return i-T[0];
        }else{
            return 0;
        }

}

主串長:N ,子串長:M
算法的時間復雜度:

  • 在最好的情況下(N+M)1/2即O(N+M)
  • 最壞的情況下:M(N-M+2)*1/2即O(N+M)痊班;

BF思路直觀簡明勤婚,但是時間復雜度高為:O(N+M),

2.KMP算法:由Kunth Morris Pratt共同設計所以稱為KMP算法涤伐;
特點:無需回溯主串的指針馒胆,當模式串與主串中存在許多“部分匹配”的情況下才顯得比BF快,所以BF至今任然被采用凝果。
時間復雜度:O(m+n)

int Indext_KMP(SString S,SString T,int pos){

        //利用模式串T的next函數(shù)求T在主串S中第pos個字符之后的位置
        //其中祝迂,T非空,1<=pos<=Strlength(S)
        int i=pos,j=1;  //i指向主串器净,j指向子串
        while(S[0]>=i && j<=T[0]){

            if(j==0 || S[i] == T[j]){
                ++i;
                ++j;
            }else{
                j=next[j]; //模式串向右移動 
            }
        }

        if(j>T[0]){
            return i-T[0];
        }else{
            return 0;
        }

}

T的Next函數(shù),算法時間復雜度為O(m)
void get_next(SString T,int next[]){
    int i = 1;
    next[1] = 0 ;
    int j = 0 ;
    while(i<T[0]){
        if(j == 0 || T[i] == T[j]){
            ++i;
            ++j;
            next[i] = j;
        }else{
            j=next[j];
        }
    }
}
image.png
上面的next算法有缺陷型雳,下面有修正版的:

void get_nextval(SString T,int nextval[]){
    int i = 1;
    nextval[1] = 0 ;
    int j = 0 ;
    while(i<T[0]){
        if(j == 0 || T[i] == T[j]){
            ++i;
            ++j;
            if(T[i] != T[j]){
                nextval[i] = j;
            }else{
                nextval[i] = nextval[j];
            }
        }else{
            j=nextval[j];
        }
    }
}

next函數(shù)修正值:

image.png

2. 數(shù)組

本結主要講述:數(shù)組的內(nèi)部實現(xiàn)和特殊的二維數(shù)組如何實現(xiàn)壓縮存儲。
定義:由類型相同的數(shù)據(jù)元素構成的有序集合山害。

  • 一維數(shù)組可以看成線性表
  • 二維數(shù)組是數(shù)據(jù)元素為線性表的線性表纠俭;

數(shù)組一般不做插入和刪除操作,所以一般采用順序存儲結構浪慌。

二維數(shù)組有兩種存儲方式:

  • 列序為主序的存儲方式.
  • 行序為主序的存儲方式冤荆。

Java、C权纤、Basic钓简、Pasical都是行序為主序的編程語言;
Fortran是以列序為主序的編程語言妖碉;

每個元素占L個存儲單元涌庭,二維數(shù)組A[0m-1,0n-1](A[m,n])中任一元素aij的存儲位置: LOC(i,j)=LOC(0,0)+(n x i+j)L;

由于計算各個元素存儲位置的時間相等,所以存取數(shù)組中任一元素的時間也相等欧宜,即數(shù)組是一種隨機存取結構坐榆。

矩陣的壓縮存儲
矩陣用二維數(shù)組來表示是最自然的。
壓縮存儲:指為多個值相同的元只分配一個存儲空間冗茸,對0元不分配空間席镀;
特殊矩陣:對值相同的元素或0元素在矩陣中的分布有一定規(guī)律匹中;
主要有三種特殊矩陣:對稱矩陣、三角矩陣豪诲、對角矩陣.
若n階矩陣A中的元滿足Aij=Aji顶捷,稱為n階對稱矩陣。

可將n^2個元素壓縮到n(n+1)/2個元的空間中屎篱。
設一維數(shù)組Sa[n(n+1)/2]作為矩陣A的存儲結構服赎,則sa[k]和矩陣元aij
的關系:

  • k=i(i-1)/2+j-1 條件(i < j)
  • k=j(j-1)/2+i-1 條件(i > j)

3. 廣義表

本結主要講述:廣義表的概念和存儲結構。 廣義表是線性表的推廣交播,也稱為列表重虑。 廣泛的用于人工智能領域的表處理語言LISP語言。 記為:LS=(a1,a2,a3,a4…..an)

//廣義表的頭尾鏈表存儲表示
typedef enum{
    ATOM,LIST
}ElemTag;

typedef struct GLNode{
    ElemTag tag;   
    union{
        AtomType atom;
        struct{
            struct GLNode *hp;
            struct GLNode *tp;
        }ptr;
    };
}*GList;
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