串的创建及KMP算法.docx

在计算机科学中，字符串是数据结构的一种重要形式，特别是在文本处理和编程语言中。本文将深入探讨串（字符串）的创建以及KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法，这两种概念都与算法和字符串操作紧密相关。 让我们了解如何在C语言环境下创建和操作字符串。在提供的代码片段中，串被定义为一个链表结构，每个节点存储一个字符。`LiString` 结构体代表链表中的一个节点，包含一个字符`data`和指向下一个节点的指针`next`。 1. **串的创建**：`StrAssign` 函数用于创建一个新的串。它接受一个字符数组`t`作为输入，分配内存并逐个复制字符到链表中。这个函数首先创建头结点`s`，然后遍历输入的字符串，为每个字符分配一个新的节点，直到遇到字符串结束符`\0`为止。 2. **串的复制**：`StrCopy` 函数用于复制一个串。它接受两个参数，一个是目标串`s`，另一个是要复制的源串`t`。函数创建一个新的头结点`s`，然后遍历源串`t`，为每个字符创建新节点并连接到目标串`s`上。 3. **串的长度**：`StrLength` 函数计算一个串的长度，即其中字符的数量。它通过遍历串的节点直到遇到`NULL`指针来实现。 4. **串的连接**：`Concat` 函数用于合并两个串`s`和`t`，返回新的串。它创建一个新的头结点`str`，然后依次将`s`和`t`的字符添加到新链表中。 5. **子串提取**：`SubStr` 函数从给定的串`s`中提取指定范围的子串，从第`i`个字符开始，提取`j`个字符。如果索引或长度超出串的实际范围，函数将返回空串。 6. **串的插入**：`InStr` 函数将串`t`插入到串`s`的第`i`个位置。它创建一个新的串`str`，并根据索引`i`将`s`的前`i-1`个字符、`t`的所有字符和`s`剩余的字符依次连接起来。 接下来，我们转向**KMP算法**，这是一种高效的字符串匹配算法，主要用于在一个文本串中查找给定的模式串。KMP算法的核心思想是利用已知的前缀和后缀的关系，避免了不必要的回溯，显著提高了搜索效率。 KMP算法的步骤如下： 1. **构造部分匹配表**：根据模式串构建一个部分匹配表（也称为失配表），记录每个位置上模式串的最长公共前后缀的长度。例如，模式串"ABABD"的部分匹配表为{0, 0, 1, 2, 0}，表示在匹配过程中，当出现不匹配时，可以跳过的字符数量。 2. **匹配过程**：从文本串的第一个字符开始，与模式串的第一个字符比较。如果匹配，就移动文本串和模式串的指针；如果不匹配，但模式串有公共前后缀，就利用部分匹配表移动模式串的指针，而文本串指针保持不变，继续比较。 3. **重复匹配**：重复上述步骤，直到找到模式串或文本串的末尾。 KMP算法的时间复杂度为O(m+n)，其中m是模式串的长度，n是文本串的长度，因此它比朴素的字符串匹配算法（如暴力逐个字符比较）更高效。 总结来说，串的创建和操作是编程中常见的任务，而KMP算法则是解决字符串匹配问题的有效工具。理解和掌握这些知识对于进行文本处理、模式识别以及其他相关领域的编程至关重要。