数据结构课件第四章串PPT学习教案.pptx

数据结构中的串是一种重要的线性数据结构，它是由零个或多个字符组成的有限序列。在计算机科学中，串被广泛用于文本处理、模式匹配、文件系统等领域。串的特殊性在于它的元素仅限于字符类型，这使得串的操作和处理与其他线性结构如数组和链表有所不同。 本章首先介绍了串的基本概念，包括串的定义和特性。串可以表示为`s="a0a1a2…an-1"`，其中`n`表示串的长度。长度为零的串被称为空串，由一个或多个空格组成的串则被称为空格串。子串是串中的连续字符子序列，而包含子串的串被称为子串的主串。如果两个串的长度相等且对应位置的字符相同，则认为这两个串相等。 在串的存储结构方面，有两种主要的方法：顺序存储和链式存储。顺序存储结构通常使用数组实现，称为定长顺序存储，它将串的字符序列存储在一组连续的内存单元中。这样的优点是访问速度快，但缺点是长度固定，无法动态扩展。链式存储则使用链表来存储串，每个节点包含一个字符和指向下一个字符的指针，这样可以方便地处理不同长度的串，但访问速度相对较慢。 模式匹配是串处理中的一个重要操作，特别是对于字符串搜索和文本分析。朴素的模式匹配算法是最基础的，通过逐个字符比较来寻找目标模式在主串中的出现位置。然而，这种方法效率较低，因为它可能频繁进行不必要的回溯。KMP算法（Knuth-Morris-Pratt算法）是为提高模式匹配效率而设计的，它通过预处理模式串得到next数组，避免了不必要的回溯，提高了匹配速度。 学习串的难点在于理解和应用KMP算法，包括理解模式串的next函数和nextval函数值，以及如何手工模拟算法的执行过程。此外，还需要能够根据基本操作设计其他操作的算法，如index（查找子串的位置）和replace（替换子串）。 串的应用非常广泛，比如在文件系统中标识文件名，搜索引擎中的关键词检索，以及编程语言中的字符串处理函数等。熟悉并掌握串的特性和操作方法对学习其他高级数据结构和算法，如Trie树、后缀数组等，都是必要的基础。 总结来说，数据结构中第四章关于串的内容涵盖了串的基本概念、存储结构（顺序和链式）、模式匹配（朴素和KMP算法），以及串的各种操作（初始化、求长度、子串提取、比较、连接等）。这些知识点是深入理解计算机科学中字符串处理的基础，并对后续的算法设计和分析至关重要。