数据结构课程设计-字符串操作

安徽省巢湖学院计算机与信息工程

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课程设计报告

课程名称 《数据结构》 课题名称 字符串操作 专 业 计算机科学与技术 班 级 学 号 姓 名 联系方式 指导教师

2011年 12 月 25 日

目 录

一、问题描述?????????????????????1 二、基本要求?????????????????????1 三、测试数据?????????????????????1 四、算法思想?????????????????????1

1、注释???????????????????.???1 2、模式匹配????????????????????..1 3、KMP算法?? ???????????????.???2 4、文本文件单词的检索与计数??????????????2

五、模块划分????????????????.?????3

1、串的模式匹配??????????????.????3 2、字符串的加密与解密??????????..?????4 3、文本文件单词的计数和检索?????????.????4 六、数据结构?????????????????????4 七、源程序（格式调整，添加注释）???????????5 八、测试情况?????????????????????12 九、参考文献?????????????????????13 十、总结???????????????????????14

一、 问题描述

字符串是一种常见的数据类型，在现实生活中有着广泛的应用。本次课程设计需要选择合适的结构完成字符串的建立，实现串的基本操作，编写三种模式匹配算法和字符串的加密与解密算法，并利用它们实现字符串的应用:包括文本文件对单词的检索和计数。

二、基本要求

程序要求选择合适的存储结构，并实现以下功能：

1.完成串的基本操作，如：串的赋值，比较，连接，插入，删除；

2.实现串的模式匹配，包括：穷举法，BF算法和KMP算法；

3.字符串的应用：字符串的加密与解密；文本文件单词的计数；文本文件单词的检索；

三、测试数据

1.对模式匹配(穷举法，KMP算法和BF算法)的测试：如：在“asd sfhasd asd”中找从第3个下标开始匹配的模式串“asd”。

2.对加密与解密的测试：如：对串“afhbs 537hsj/sjdh”加密，再将加密后的串还原。

3.对文本文件单词的计数和检索的测试：如创建一个文本文件，在其中对单词“me”进行计数并且检索其所处行、列。

四、算法思想

1、用结构体SString记录字符串信息，其中ch代表字符串，length代表字符串长度。

2、模式匹配：

1）穷举法的Index（S,T,pos）：

从位置开始通过SubString截取S中T长度的字符串，并与T通过StrCompare进行比较，若找到则返回位置；否则继续。若没找到，返回-1。

2）BF算法： IndexBF(S, T,pos)

主串S从pos位置开始，模式串T从0位置开始，从目标串s=“s0s2?sn-1\的第一个字符开始和模式串t=“t0t2?tm-1\中的第一个字符比较,若相等,则继续逐个比较后续字符；否则从目标串s的第二个字符开始重新与模式串t的第一个字符进行比较。依次类推,若从模式串s的i位置字符开始,每个字符依次和目标串t中的对应字符相等,则匹配成功,该算法返回i；否则,匹配失败,函数返

回-1。

3、KMP算法：

该算法较BF算法有较大改进,主要是消除了主串指针的回溯,从而使算法效率有了某种程度的提高。

定义next[j]函数，表明当模式中第j个字符与主串中相应字符“失配”时，在模式中需重新和主串中该字符进行比较的字符的位置。

max{ k|0

next[j]= 当此集合非空时 -1 当j=0时 0 其他情况

若“p0?pk-1”=“pj-k?pj-1”，即next[j] = k，则next[j+1] = ? ①若pk=pj，则有“p0?pk-1pk”=“pj-k?pj-1pj” （0

Kmp:从S的pos位置开始与T进行匹配，若S与T对应位置相等或T回到0位置时，S与T同时右移;否则T回到next[j]位置。

3、字符串的加密、解密： 1)Encrypt算法：

对字符串中的单个字符c的二进制形式进行操作，通过右移和与位运算等其分为两部分，存储在两个字符中。

2)Decrypt算法：

对字符串中的单个字符c的二进制形式进行操作，通过左移和与位运算等两个字符还原累加，得到原字符。

4、文本文件单词的检索与计数； 1）建立文件的实现思路是： (1) 定义一个串变量； (2) 定义文本文件；

(3) 输入文件名，打开该文件；

(4) 循环读入文本行，写入文本文件，其过程如下：

while(不是文件输入结束){ 读入一文本行至串变量；

串变量写入文件；

输入是否结束输入标志；｝

(5) 关闭文件。

2）给定单词计数的实现思路是：

(1) 输入要检索的文本文件名，打开相应的文件； (2) 输入要检索统计的单词；

(3) 循环读文本文件，读入一行，将其送入定义好的串中，并求该串的实

际长度，调用串匹配函数进行计数。具体描述如下：

while(不是文件结束){

读入一行并到串中； 求出串长度； 模式匹配函数计数；｝

(4) 关闭文件，输出统计结果。

3）检索单词出现在文本文件中的行号、次数及其位置的实现思路是：

(1) 输入要检索的文本文件名，打开相应的文件； (2) 输入要检索统计的单词； (3) 行计数器置初值0； (4) while(不是文件结束){

读入一行到指定串中； 求出串长度； 行单词计数器0；

调用模式匹配函数匹配单词定位、该行匹配单词计数； 行号计数器加1；

if(行单词计数器!=0)输出行号、该行有匹配单词的个数以及相应的位置；}

五、模块划分

1.串的模式匹配：

穷举法:Index(S, T, pos)

S为主串，T为模式串，从pos位置开始进行 BF算法:IndexBF(SString S,SString T,int pos)

朴素的模式匹配算法，S为主串，T为模式串，从pos位置开始进行。 KMP算法:get_next(SString T, int next[]) 获取字符串T对应的 next[]数组。

IndexKMP(SString S,SString T,int pos,int next[])

利用模式串T的next函数求T在主串S中第pos个字符之后的位置。