联科三网合一网站建设系统,临沂市建设职工中等专业学校校长,佛山做网站那家好,海南工程建设招标网串 定义#xff1a;串#xff08;String#xff09;是由零个或多个字符组成的有限序列。 子串#xff1a;串中任意个连续字符组成的子序列称为该串的子串。 主串#xff1a;包含子串的串相应地称为主串。 字符位置#xff1a;字符在该序列中的序号为该字符在串中的位置…串 定义串String是由零个或多个字符组成的有限序列。 子串串中任意个连续字符组成的子序列称为该串的子串。 主串包含子串的串相应地称为主串。 字符位置字符在该序列中的序号为该字符在串中的位置。 子串位置子串第一个字符在主串中的位置。 空格串由一个或多个空格组成的串与空串不同。 存储结构 顺序存储结构字符在内存中连续存放。链式存储结构字符通过指针链接在一起。 模式匹配在主串中查找子串的过程称为串的模式匹配或串匹配。常见的算法有Brute-ForceBF算法和KMP算法。
串的类型定义、存储结构及其运算
串的类型定义
串又称字符串是由零个或多个字符组成的有限序列。一般记为Sa1a2…an其中S是串名a1a2…an是串值。由零个字符组成的串称为空串Null String其长度为零。仅由一个或多个空格组成的串称为空格串Blank String其长度为串中空格字符的个数。
在计算机科学中串是数据结构中的一种基本类型用于表示文本数据或其他字符序列。串的每个元素或称为字符都来自一个有限的字符集如ASCII字符集或Unicode字符集。
在Java中串String是一种内置的数据类型它已经被Java标准库以类的形式实现。虽然Java提供了丰富的String类库来操作字符串但仍然可以基于面向对象编程的原则为串定义一个抽象数据类型ADT并规定其应支持的基本操作。以下是一个简化的串的抽象类型定义ADT及其在Java中的可能实现方式
ADT String {// 基本操作String concat(String other); // 串连接int indexOf(String str); // 查找子串首次出现的位置String substring(int beginIndex); // 截取子串从beginIndex开始到末尾String substring(int beginIndex, int endIndex); // 截取子串从beginIndex到endIndex-1boolean contains(String str); // 判断是否包含子串int length(); // 返回串的长度char charAt(int index); // 返回指定位置的字符boolean isEmpty(); // 判断是否为空串// ... 可以根据需要添加更多操作
}
创建一个自定义的String类注意这里的实现仅用于教学目的并不推荐在实际项目中使用因为Java内置的String类已经高度优化且功能完善。
public class MyString {private char[] chars;private int length;// 构造函数public MyString(String str) {this.chars str.toCharArray();this.length str.length();}// 串连接public MyString concat(MyString other) {char[] newChars new char[this.length other.length];System.arraycopy(this.chars, 0, newChars, 0, this.length);System.arraycopy(other.chars, 0, newChars, this.length, other.length);return new MyString(new String(newChars));}// 查找子串首次出现的位置public int indexOf(MyString str) {// 简单的线性搜索算法可以优化为KMP等算法for (int i 0; i this.length - str.length; i) {int j;for (j 0; j str.length this.chars[i j] str.chars[j]; j) {// 无需操作}if (j str.length) {return i; // 找到匹配}}return -1; // 未找到匹配}// 截取子串从beginIndex开始到末尾public MyString substring(int beginIndex) {return new MyString(new String(this.chars, beginIndex, this.length - beginIndex));}// 截取子串从beginIndex到endIndex-1public MyString substring(int beginIndex, int endIndex) {return new MyString(new String(this.chars, beginIndex, endIndex - beginIndex));}// 判断是否包含子串public boolean contains(MyString str) {return this.indexOf(str) ! -1;}// 返回串的长度public int length() {return this.length;}// 返回指定位置的字符public char charAt(int index) {if (index 0 || index this.length) {throw new IndexOutOfBoundsException(Index: index , Length: this.length);}return this.chars[index];}// 判断是否为空串public boolean isEmpty() {return this.length 0;}// 为了方便测试重写toString方法Overridepublic String toString() {return new String(this.chars);}// ... 可以根据需要添加更多操作
}
串的存储结构
串的存储结构主要有两种静态存储结构和动态存储结构。 静态存储结构 顺序存储结构将串定义成字符型数组由串名可以直接访问到串值。这种存储结构的特点是访问速度快但空间利用率可能不高因为需要预先分配一个足够大的数组空间。紧缩存储结构为了节省空间可以将多个字符存储在一个机器字内如果机器字足够大。这种存储结构可以减少空间浪费但访问速度可能受到影响因为需要额外的计算来提取字符。 动态存储结构 链式存储结构也称为链串结构与链表类似。链串中每个结点有两种域一种是数据域data用于存放字符串中的字符另一种是指针域next用于存放后继结点的地址。这种存储结构可以灵活地扩展串的长度但访问速度相对较慢。
此外还有串的索引存储结构其构造方法是首先开辟一块地址连续的存储空间又称为堆用于存放各串本身的值。另外再建立一个索引表在索引表的项目中存放串的名字、长度和在存储空间中的起始地址。这种存储结构适用于需要频繁查找和访问不同串的场景。
串的运算
串的运算主要包括以下几种
串的匹配在主串中查找子串的过程称为串的匹配。常见的串匹配算法有朴素的模式匹配算法也称为布鲁特-福斯算法和改进的模式匹配算法如KMP算法。这些算法的时间复杂度取决于主串和子串的长度以及匹配过程中的字符比较次数。串的替换在主串中查找并替换某个子串为另一个子串的过程。这通常涉及多次串匹配和插入/删除操作。串的拼接将两个或多个串连接成一个新的串。这可以通过顺序存储结构中的数组拼接或链式存储结构中的链表合并来实现。串的截取从主串中提取一个子串的过程。这通常涉及定位子串的起始和结束位置并复制相应的字符到新的串中。串的长度计算串中字符的个数。这可以通过遍历串并计数字符来实现。串的比较比较两个串是否相等或确定它们的字典序大小关系。这通常涉及逐个比较字符的字符编码值。
数组 定义数组是按一定格式排列起来的具有相同类型的数据元素的集合。 类型 一维数组如A(a1,a2,a3,…,an)。二维数组如矩阵按行或列优先顺序存储。三维数组按页/行/列存放页优先的顺序存储。 特殊矩阵的压缩存储对于某些具有特定规律的矩阵如对称矩阵、三角矩阵、对角矩阵和稀疏矩阵可以采用压缩存储方式来节省存储空间。
一维数组
定义一维数组是由相同类型的数据元素按一定顺序排列的集合每个元素都有一个唯一的下标索引来标识其在数组中的位置。存储结构一维数组在内存中占据一段连续的存储空间每个元素按线性顺序排列。访问方式通过数组名和元素的下标来访问数组中的元素例如array[i]表示访问一维数组array中第i个位置的元素。应用一维数组常用于存储线性数据如学生的成绩、员工的工资等。
二维数组
定义二维数组是由多个一维数组组成的数组每个一维数组称为二维数组的行而每个一维数组中的元素则称为二维数组的列。因此二维数组可以看作是一个表格或矩阵。存储结构二维数组在内存中也是占据一段连续的存储空间但它是按行或列的顺序存储的。通常二维数组的第一维表示行第二维表示列。访问方式通过数组名和两个下标行号和列号来访问二维数组中的元素例如array[i][j]表示访问二维数组array中第i行第j列的元素。应用二维数组常用于存储具有行和列关系的数据如学生的成绩表、矩阵运算等。
一维数组与二维数组的区别
存储结构一维数组是线性存储的而二维数组是矩阵表格形式存储的。访问方式一维数组通过单个下标访问元素而二维数组通过两个下标行号和列号访问元素。应用场景一维数组适用于存储线性数据而二维数组适用于存储具有行和列关系的数据。
广义表 定义广义表列表是由nn0个表元素组成的有限序列记作LS(a0,a1,a2,…,an-1)。其中LS是表名ai是表元素它可以是表称为子表也可以是数据元素称为原子。 表头若LS非空n1则第一个元素a0是表头记作head(LS)a0。 表尾除表头外的其他元素组成的表是表尾记作tail(LS)(a1,a2,…,an-1)。注意表尾不是最后一个元素而是一个子表。 递归定义广义表可以递归地定义即广义表中的元素可以是另一个广义表。 存储结构 链式存储结构使用链表来表示广义表每个节点可以是原子节点存储原子或表节点存储子表。 特点 广义表的结构相当灵活可以兼容线性表、数组、树和有向图等各种常用的数据结构。广义表可以看成是线性表的推广线性表是广义表的特例。
