串類型的定義串的表示和實(shí)現(xiàn)串的模式匹配算法教學(xué)課件

串類型的定義、串的表示和實(shí)現(xiàn)、串的模式匹配算法教學(xué)課件REPORTING2023WORKSUMMARY目錄CATALOGUE串類型的定義串的表示和實(shí)現(xiàn)串的模式匹配算法串的模式匹配算法教學(xué)實(shí)例總結(jié)與展望PART01串類型的定義串是由零個或多個字符組成的有限序列。串中字符的順序是固定的，且具有方向性。串的長度是指串中字符的個數(shù)。串的基本概念字符串常量使用雙引號將字符序列括起來表示串，例如："hello"。字符數(shù)組使用字符數(shù)組存儲串的每個字符，例如：charstr[]="hello"。動態(tài)分配內(nèi)存使用動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)（如malloc）為串分配內(nèi)存，并逐個字符初始化。串的表示方法串的常用操作子串查找比較在給定串中查找指定子串的位置。比較兩個串是否相等。連接替換截取將兩個串拼接成一個新的串。將給定串中的指定子串替換為另一子串。從給定串中截取指定長度的子串。PART02串的表示和實(shí)現(xiàn)123使用一維數(shù)組來存儲字符串，每個元素存儲一個字符。順序存儲結(jié)構(gòu)訪問速度快，可以直接通過下標(biāo)訪問任意字符。優(yōu)點(diǎn)字符串長度固定，需要預(yù)先分配足夠的空間，可能導(dǎo)致空間浪費(fèi)。缺點(diǎn)串的順序存儲結(jié)構(gòu)使用節(jié)點(diǎn)來存儲字符串，每個節(jié)點(diǎn)包含字符和指向下一個節(jié)點(diǎn)的指針。鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)字符串長度可變，不需要預(yù)先分配空間。優(yōu)點(diǎn)訪問速度較慢，需要遍歷鏈表來訪問特定字符。缺點(diǎn)串的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)既具有順序存儲的高效訪問速度，又具有鏈?zhǔn)酱鎯Φ膭討B(tài)可變長度。缺點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相對復(fù)雜，需要維護(hù)指針結(jié)構(gòu)和動態(tài)數(shù)組的大小。動態(tài)存儲結(jié)構(gòu)結(jié)合順序存儲和鏈?zhǔn)酱鎯Φ奶攸c(diǎn)，使用動態(tài)數(shù)組來存儲字符串，同時保留指針結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)字符串的動態(tài)增長。串的動態(tài)存儲結(jié)構(gòu)PART03串的模式匹配算法樸素模式匹配算法時間復(fù)雜度O(mn)，其中m和n分別是源字符串和目標(biāo)字符串的長度。適用場景適用于目標(biāo)字符串較短，且源字符串長度相對較小的情況。O(mn)，其中m和n分別是源字符串和目標(biāo)字符串的長度，但在最壞情況下，時間復(fù)雜度可能達(dá)到O(n^2)。適用于目標(biāo)字符串較長，且源字符串長度相對較小的情況。KMP算法適用場景時間復(fù)雜度BM算法O(mn)，其中m和n分別是源字符串和目標(biāo)字符串的長度，但在最壞情況下，時間復(fù)雜度可能達(dá)到O(n^2)。時間復(fù)雜度適用于目標(biāo)字符串較長，且源字符串長度相對較小的情況。BM算法在處理某些特定模式串時具有更高的效率。適用場景PART04串的模式匹配算法教學(xué)實(shí)例算法原理：KMP算法（Knuth-Morris-Pratt算法）是一種改進(jìn)的字符串匹配算法，通過構(gòu)建部分匹配表（也稱為失敗函數(shù)或部分匹配表）來優(yōu)化匹配過程。算法步驟1.構(gòu)建部分匹配表。2.從左到右依次比較主串和模式串的字符，當(dāng)出現(xiàn)不匹配時，根據(jù)部分匹配表進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。3.如果模式串全部匹配成功，則返回模式串在主串中的起始位置。時間復(fù)雜度：O(n+m)，其中n為主串長度，m為模式串長度。KMP算法教學(xué)實(shí)例BM算法教學(xué)實(shí)例算法原理：Boyer-Moore算法是一種高效的字符串匹配算法，通過預(yù)處理模式串來提高匹配速度。算法步驟1.構(gòu)建壞字符規(guī)則和好后綴規(guī)則的輔助表。3.如果模式串全部匹配成功，則返回模式串在主串中的起始位置。時間復(fù)雜度：O(n/m)，其中n為主串長度，m為模式串長度。2.從左到右依次比較主串和模式串的字符，當(dāng)出現(xiàn)不匹配時，根據(jù)輔助表進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。多種模式匹配算法比較與選擇KMP算法和BM算法是最常用的字符串匹配算法，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。02KMP算法在模式串中存在重復(fù)子串時具有較高的效率，而BM算法在模式串較長且主串中存在大量不相關(guān)字符時性能更佳。03根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的算法可以提高字符串匹配的效率。01PART05總結(jié)與展望串類型是計算機(jī)科學(xué)中基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，它表示一串字符序列。定義、表示和實(shí)現(xiàn)串類型對于計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義，它為字符串處理提供了基礎(chǔ)支持。串類型的定義、表示和實(shí)現(xiàn)有助于提高字符串處理算法的效率和精度，為各種應(yīng)用領(lǐng)域提供更加高效和可靠的工具。串類型的定義、表示和實(shí)現(xiàn)還有助于促進(jìn)計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)和人才培養(yǎng)，為計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展提供更多優(yōu)秀的人才。串類型定義、表示和實(shí)現(xiàn)的意義串的模式匹配算法廣泛應(yīng)用于文本處理、搜索引擎、數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域。通過串的模式匹配算法，可以快速地查找和匹配字符串中的特定模式，提高處理效率。在搜索引擎中，串的模式匹配算法可以用于網(wǎng)頁內(nèi)容的匹配和排序，提高搜索結(jié)果的準(zhǔn)確性和相關(guān)性。在數(shù)據(jù)挖掘中，串的模式匹配算法可以用于挖掘大量數(shù)據(jù)中的模式和規(guī)律，為決策提供支持。在文本處理中，串的模式匹配算法可以用于查找文本中的關(guān)鍵詞、短語或特定格式的字符串，實(shí)現(xiàn)文本分類、信息提取等任務(wù)。串的模式匹配算法的應(yīng)用場景隨著計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，串類型定義、表示和實(shí)現(xiàn)以及串的模式匹配算法的研究將不斷深入。未來研究方向包括優(yōu)化現(xiàn)有算法、研究新的字符串匹配算法以及探討串類型