数据结构：第4章 串.pdf

在数据结构领域，"串"通常指的是字符序列，它是数据结构中的一个重要概念，尤其是在处理文本信息时。在《数据结构：第4章 串》中，我们将会深入探讨这一主题，学习如何有效地存储、操作和搜索字符串。 串，或者称为字符串，是由一个或多个字符组成的序列，这些字符可以是字母、数字或其他符号。在计算机科学中，我们通常用数组或链表来实现串的数据结构。串的基本操作包括创建、读取、修改、查找、比较以及模式匹配等。 1. **串的定义与表示**： - 在内存中，串可以被表示为一维字符数组，每个字符占据一个字节。例如，"Hello"可以用字符数组{'H', 'e', 'l', 'l', 'o'}表示。 - 串也可以用链表实现，每个节点包含一个字符和指向下一个节点的指针。这种方式允许动态改变串的长度。 2. **串的存储方式**： - 定长串：预先分配固定长度的存储空间，不够用时可能会浪费空间，优点是访问速度快。 - 动态串：根据需要动态分配空间，更灵活但访问速度相对较慢。 3. **串的常用操作**： - 插入：在串的某个位置插入一个字符。 - 删除：从串中删除一个或多个字符。 - 搜索：查找串中特定子串的位置。 - 替换：将串中的某个子串替换为另一个子串。 - 连接：将两个或多个串合并成一个新的串。 - 比较：判断两个串是否相等或进行排序。 4. **串的模式匹配算法**： - Brute Force（暴力）法：逐个字符比较，时间复杂度为O(n*m)，其中n是主串长度，m是模式串长度。 - KMP算法：利用部分匹配表避免重复比较，提高效率，时间复杂度为O(n)。 - Boyer-Moore算法：通过跳过不可能的匹配，进一步优化了搜索效率。 5. **特殊类型的串**： - 定界符串：如分隔符，用于分割输入流中的数据。 - 正则表达式：一种强大的字符串匹配模式，用于描述复杂模式的搜索。 6. **字符串应用实例**： - 文件名解析：操作系统中，文件名通常包含路径、扩展名等信息，需要用串来处理。 - 搜索引擎：搜索引擎使用索引和匹配算法对网页内容进行快速检索。 - 数据库查询：SQL语句中的条件和操作对象都是字符串。 7. **串的高效存储与处理**： - 哈希表和Trie树等数据结构常用于实现字符串的高效查找和操作，如字典查找和关键词过滤。 8. **字符串的复杂性分析**： - 学习分析不同操作对时间和空间复杂性的影响，有助于优化算法设计。 通过对串的深入理解和掌握，我们可以更好地处理文本信息，开发出更高效的文本处理算法，这对于编程、数据分析和信息检索等领域至关重要。在实际应用中，理解和熟练运用这些知识能帮助我们编写出更加高效和可靠的代码。