数据结构与算法(4)ppt课件.ppt

数据结构与算法是计算机科学的基础，对于理解和解决各种计算问题至关重要。在本PPT课件中，主要讨论了第四章“串”的相关概念和操作，包括串的定义、存储结构以及基本操作的实现。 串是字符型线性表，可以理解为由零个或多个字符组成的序列。串的长度表示字符的数量，空串是没有字符的串，子串是从主串中抽取的连续字符子序列。串的大小比较通常基于字符的ASCII值，如果首字符相同，则比较第二个字符，直到分出大小。两串相等的条件是长度相同且对应位置的字符都相等。 串的基本操作包括Assign（赋值）、Create（创建）、Delete（删除）、Length（获取长度）、Concat（连接）、Substr（子串提取）、Index（查找索引）、Replace（替换）和Insert（插入）。例如，Assign用于给串分配新的值，Create用于创建一个新的串，Delete可以删除串中的某个部分，Length返回串的长度，Concat将两个串合并为一个新串，Substr用于提取指定位置和长度的子串，Index在主串中查找子串的首次出现位置，Replace替换串中特定位置的字符，Insert则在指定位置插入字符。 串的存储结构主要有两种：顺序存储结构和动态存储结构。顺序存储通常使用数组实现，如C语言中的`char str[MAXLEN]`，其中`MAXLEN`为预设的最大长度。动态存储结构包括链表结构（如块链结构）和堆结构。链表结构中，每个节点包含一个字符和指向下一个节点的指针；堆结构则使用指针和字符数组相结合的方式，如`sstring`和`hstring`结构。 在顺序存储结构下，模式匹配是一种常见的操作，如`Index`函数用于查找子串`t`在主串`s`中的首次出现位置。这个函数的时间复杂度最坏情况下是O(m·n)，其中m和n分别为子串和主串的长度。为了提高效率，可以采用KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法，它通过构造next数组来避免不必要的回溯，使得模式匹配的时间复杂度降低到O(m+n)。 KMP算法的核心在于next数组，它记录了模式串中每个位置的前缀和后缀的最大公共长度。例如，对于模式串`abcaca`，next数组是`[0, 1, 2, 0, 1, 3, 0]`。在匹配过程中，当当前字符不匹配时，不是回溯到主串的起始位置，而是根据next数组的值跳过不匹配的字符，继续进行匹配。 数据结构与算法中的串是一个重要的研究对象，它的操作和存储方式对程序设计和效率有着直接影响。理解串的概念、基本操作以及高效的匹配算法，是提升编程能力和解决问题的关键。通过深入学习这部分内容，开发者能够更好地处理文本数据，实现诸如搜索、替换、模式识别等功能。