【数据结构】串的块链存储表示和实现

数据结构串的块链存储表示和实现

参考代码如下：
/*
	名称：串的块链存储表示和实现 
	语言：数据结构C语言版 
	编译环境：VC++ 6.0
	日期： 2014-3-27 
*/

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// LString.h 串的块链存储表示 
#define CHUNKSIZE 4 // 可由用户定义的块大小 

typedef struct Chunk
{
	char ch[CHUNKSIZE];	//块的数据域
	struct Chunk *next;	//块的指针域
}Chunk;

typedef struct
{
	Chunk *head,// 串的头指针 
		*tail;		// 串的尾指针 
	int curlen;		// 串的当前长度 
}LString;

char blank = '#';	// 全局变量,用于填补空余 

// 初始化(产生空串)字符串T。
void InitString(LString *T)
{
	(*T).curlen=0;
	(*T).head=NULL;
	(*T).tail=NULL;
}

// 生成一个其值等于chars的串T(要求chars中不包含填补空余的字符) 
// 成功返回1，否则返回0 
int StrAssign(LString *T,char *chars)
{
	int i,j,k,l;
	Chunk *p,*q;
	
	i=strlen(chars); // i为串的长度 
	if(!i||strchr(chars,blank)) // 串长为0或chars中包含填补空余的字符 
		return 0;
	(*T).curlen=i;
	j=i/CHUNKSIZE;	// j为块链的结点数，块的个数 
	if(i%CHUNKSIZE)	//不足一个块的，当成一个块即块数加1
		j++;
	for(k=0;k<j;k++)
	{
		p=(Chunk*)malloc(sizeof(Chunk));
		if(!p)
			return 0;
		if(k==0) // 第一个链块 
			(*T).head=q=p;
		else
		{
			q->next=p;
			q=p;
		}
		for(l=0;l<CHUNKSIZE&&*chars;l++)
			*(q->ch+l)=*chars++;
		if(!*chars) // 最后一个链块 
		{
			(*T).tail=q;
			q->next=NULL;
			for(;l<CHUNKSIZE;l++)
				// 用填补空余的字符（blank=‘#’）填满链表 
				*(q->ch+l)=blank;
		}
	}
	return 1;
}

// 由串S复制得串T(连填补空余的字符一块拷贝) 
int StrCopy(LString *T,LString S)
{
	Chunk *h=S.head,*p,*q;
	
	(*T).curlen=S.curlen;
	if(h)
	{
		p=(*T).head=(Chunk*)malloc(sizeof(Chunk));
		*p=*h; // 复制1个结点 
		h=h->next;
		while(h)	//没到队尾，继续复制块
		{
			q=p;
			p=(Chunk*)malloc(sizeof(Chunk));
			q->next=p;
			*p=*h;
			h=h->next;
		}
		p->next=NULL;
		(*T).tail=p;
		return 1;
	}
	else
		return 0;
}

// 若S为空串,则返回1,否则返回0
int StrEmpty(LString S)
{
	if(S.curlen) // 非空 
		return 0;
	else
		return 1;
}

// 若S>T,则返回值>0;若S=T,则返回值=0;若S<T,则返回值<0 
int StrCompare(LString S,LString T)
{
	int i=0; // i为当前待比较字符在S,T串中的位置 
	Chunk *ps=S.head,*pt=T.head; // ps,pt分别指向S和T的待比较块 
	int js=0,jt=0; // js,jt分别指示S和T的待比较字符在块中的位序 
	
	while(i<S.curlen&&i<T.curlen)
	{
		i++; // 分别找S和T的第i个字符 
		while(*(ps->ch+js)==blank) // 跳过填补空余的字符 
		{
			js++;
			if(js==CHUNKSIZE)
			{
				ps=ps->next;
				js=0;
			}
		}; // *(ps->ch+js)为S的第i个有效字符 
		while(*(pt->ch+jt)==blank) // 跳过填补空余的字符 
		{
			jt++;
			if(jt==CHUNKSIZE)
			{
				pt=pt->next;
				jt=0;
			}
		}; // *(pt->ch+jt)为T的第i个有效字符 
		if(*(ps->ch+js)!=*(pt->ch+jt))
			return *(ps->ch+js)-*(pt->ch+jt);
		else // 继续比较下一个字符 
		{
			js++;
			if(js==CHUNKSIZE)
			{
				ps=ps->next;
				js=0;
			}
			jt++;
			if(jt==CHUNKSIZE)
			{
				pt=pt->next;
				jt=0;
			}
		}
	}
	return S.curlen-T.curlen;
}

// 返回S的元素个数,称为串的长度
int StrLength(LString S)
{
	return S.curlen;
}

// 将S清为空串
int ClearString(LString *S)
{
	Chunk *p,*q;
	//释放空间，并置空
	p=(*S).head;
	while(p)
	{
		q=p->next;
		free(p);
		p=q;
	}
	(*S).head=NULL;
	(*S).tail=NULL;
	(*S).curlen=0;
	return 1;
}

// 用T返回由S1和S2联接而成的新串
int Concat(LString *T,LString S1,LString S2)
{
	LString a1,a2;
	InitString(&a1);
	InitString(&a2);
	StrCopy(&a1,S1);
	StrCopy(&a2,S2);
	(*T).curlen=S1.curlen+S2.curlen;
	(*T).head=a1.head;
	a1.tail->next=a2.head;
	(*T).tail=a2.tail;
	return 1;
}

// 用Sub返回串S的第pos个字符起长度为len的子串。 
int SubString(LString *Sub,LString S,int pos,int len)
{
	Chunk *p,*q;
	int i,n,flag=1;	//用来标志复制是否完成，1完成，0未完成
	
	if(pos<1||pos>S.curlen||len<0||len>S.curlen-pos+1)
		return 0;
	n=len/CHUNKSIZE; 
	if(len%CHUNKSIZE)
	n++; // n为块的个数 
	p=(Chunk*)malloc(sizeof(Chunk));
	(*Sub).head=p;	// 生成空的Sub串 
	for(i=1;i<n;i++)
	{
		q=(Chunk*)malloc(sizeof(Chunk));
		p->next=q;
		p=q;
	}
	p->next=NULL;
	(*Sub).tail=p;
	(*Sub).curlen=len;
	for(i=len%CHUNKSIZE; i<CHUNKSIZE; i++)
		*(p->ch+i)=blank; // 填充Sub尾部的多余空间 
	q=(*Sub).head; // q指向Sub串即将复制的块 
	i=0;		// i指示即将复制的字符在块中的位置 
	p=S.head;	// p指向S串的当前块 
	n=0;		// n指示当前字符在串中的序号 
	while(flag)
	{
		for(k=0; k<CHUNKSIZE; k++) // k指示当前字符在块中的位置 
		if(*(p->ch+k)!=blank)
		{
			n++;
			if(n>=pos&&n<=pos+len-1) // 复制 
			{
				if(i==CHUNKSIZE)
				{ // 到下一块 
					q=q->next;
					i=0;
				}
				*(q->ch+i)=*(p->ch+k);
				i++;
				if(n==pos+len-1) // 复制结束 
				{
					flag=0;
					break;
				}
			}
		}
		p=p->next;
	}
	return 1;
}

// T为非空串。若主串S中第pos个字符之后存在与T相等的子串,// 则返回第一个这样的子串在S中的位置,否则返回0 
int Index(LString S,LString T,int pos)
{ 
	int i,m;
	LString sub;
	
	if(pos>=1 && pos<=StrLength(S)) // pos满足条件 
	{
		n=StrLength(S); // 主串长度 
		m=StrLength(T); // T串长度 
		i=pos;     
		while(i<=n-m+1)
		{
			SubString(&sub,S,i,m); // sub为从S的第i个字符起,长度为m的子串 
			if(StrCompare(sub,T)!=0) // sub不等于T 
				++i;
			else
				return i;
		}
	}
	return 0;
}

// 压缩串(清除块中不必要的填补空余的字符)。
void Zip(LString *S)
{
	int j,n=0;
	Chunk *h=(*S).head;
	char *q;
	
	q=(char*)malloc(((*S).curlen+1)*sizeof(char));
	while(h) // 将LString类型的字符串转换为char[]类型的字符串 
	{
		for(j=0; j<CHUNKSIZE; j++)
		if(*(h->ch+j)!=blank)
		{
			*(q+n)=*(h->ch+j);
			n++;
		}
		h=h->next;	//h指向下一个块
	}
	*(q+n)=0;	// 串结束符 
	ClearString(S);	// 清空S 
	StrAssign(S,q); // 重新生成S 
}

// 在串S的第pos个字符之前插入串T 
int StrInsert(LString *S,LString T)
{
	int i,k;
	Chunk *p,*q;
	LString t;
	
	if(pos<1||pos>StrLength(*S)+1) // pos超出范围 
		return 0;
	StrCopy(&t,T); // 复制T为t 
	Zip(S); // 去掉S中多余的填补空余的字符 
	i=(pos-1)/CHUNKSIZE; // 到达插入点要移动的块数 
	j=(pos-1)%CHUNKSIZE; // 到达插入点在最后一块上要移动的字符数 
	p=(*S).head;
	if(pos==1) // 插在S串前 
	{
		t.tail->next=(*S).head;
		(*S).head=t.head;
	}
	else if(j==0) // 插在块之间 
	{
		for(k=1;k<i;k++)
			p=p->next; // p指向插入点的左块 
		q=p->next; // q指向插入点的右块 
		p->next=t.head; // 插入t 
		t.tail->next=q;
		if(q==NULL) // 插在S串后 
		(*S).tail=t.tail; // 改变尾指针 
	}
	else // 插在一块内的两个字符之间 
	{     
		for(k=1;k<=i;k++)
			p=p->next; // p指向插入点所在块 
		q=(Chunk*)malloc(sizeof(Chunk)); // 生成新块 
		for(i=0;i<j;i++)
			*(q->ch+i)=blank; // 块q的前j个字符为填补空余的字符 
		for(i=j;i<CHUNKSIZE;i++)
		{
			*(q->ch+i)=*(p->ch+i); // 复制插入点后的字符到q 
			*(p->ch+i)=blank; // p的该字符为填补空余的字符 
		}
		q->next=p->next;
		p->next=t.head;
		t.tail->next=q;
	}
	(*S).curlen+=t.curlen;
	Zip(S);	//进行压缩
	return 1;
}

// 从串S中删除第pos个字符起长度为len的子串
int StrDelete(LString *S,int len)
{
	int i=1; // 当前字符是S串的第i个字符(1～S.curlen) 
	Chunk *p=(*S).head; // p指向S的当前块 
	int j=0; // 当前字符在当前块中的位序(0～CHUNKSIZE-1) 
	if(pos<1||pos>(*S).curlen-len+1||len<0) // pos,len的值超出范围 
		return 0;
	while(i<pos) // 找第pos个字符 
	{
		while(*(p->ch+j)==blank) // 跳过填补空余的字符 
		{
			j++;
			if(j==CHUNKSIZE) // 应转向下一块 
			{
				p=p->next;
				j=0;
			}
		}
		i++; // 当前字符是S的第i个字符 
		j++;
		if(j==CHUNKSIZE) // 应转向下一块 
		{
			p=p->next;
			j=0;
		}
	}; // i=pos,*(p->ch+j)为S的第pos个有效字符 
	while(i<pos+len) // 删除从第pos个字符起到第pos+len-1个字符 
	{
		while(*(p->ch+j)==blank) // 跳过填补空余的字符 
		{
			j++;
			if(j==CHUNKSIZE) // 应转向下一块 
			{
				p=p->next;
				j=0;
			}
		}
		*(p->ch+j)=blank; // 把字符改成填补空余的字符来＂删除＂第i个字符 
		i++; // 到下一个字符 
		j++;
		if(j==CHUNKSIZE) // 应转向下一块 
		{
			p=p->next;
			j=0;
		}
	};
	(*S).curlen-=len; // 串的当前长度 
	return 1;
}

// 用V替换主串S中出现的所有与T相等的不重叠的子串
int Replace(LString *S,LString V)
{
	int i=1; // 从串S的第一个字符起查找串T 
	if(StrEmpty(T)) // T是空串 
		return 0;
	do
	{
		i=Index(*S,T,i); // 结果i为从上一个i之后找到的子串T的位置 
		if(i) // 串S中存在串T 
		{
			StrDelete(S,StrLength(T)); // 删除该串T 
			StrInsert(S,V); // 在原串T的位置插入串V 
			i+=StrLength(V); // 在插入的串V后面继续查找串T 
		}
	}while(i);
	return 1;
}

// 输出字符串T。
void StrPrint(LString T)
{
	int i=0,j;
	Chunk *h;
	h=T.head;
	while(i<T.curlen)
	{
		for(j=0;j<CHUNKSIZE;j++)
		if(*(h->ch+j)!=blank) // 不是填补空余的字符 
		{
			printf("%c",*(h->ch+j));
			i++;
		}
		h=h->next;
	}
	printf("\n");
}

void DestroyString()
{
	// 块链类型的字符串无法销毁 
}


int main()
{
	char *s1="ABCDEFGHI",*s2="12345",*s3="",*s4="asd#tr",*s5="ABCD";
	int k;
	int pos,len;
	LString t1,t2,t3,t4;
	
	InitString(&t1);
	InitString(&t2);
	
	printf("初始化串t1后，串t1空否？%d(1:空 0:否) 串长=%d\n",StrEmpty(t1),StrLength(t1));
	k=StrAssign(&t1,s3);
	if(k==1)
	{
		printf("串t1为: ");
		StrPrint(t1);
	}
	else
		printf("出错\n"); // 不能生成空串 
	k=StrAssign(&t1,s4);
	if(k==1)
	{
		printf("串t1为: ");
		StrPrint(t1);
	}
	else
		printf("出错\n"); // 不能生成含有变量blank所代表的字符的串 
	k=StrAssign(&t1,s1);
	if(k==1)
	{
		printf("串t1为: ");
		StrPrint(t1);
	}
	else
		printf("出错\n");
	printf("串t1空否？%d(1:空 0:否) 串长=%d\n",StrLength(t1));
	StrAssign(&t2,s2);
	printf("串t2为: ");
	StrPrint(t2);
	StrCopy(&t3,t1);   
	printf("由串t1拷贝得到串t3,串t3为: ");
	StrPrint(t3);
	InitString(&t4);
	StrAssign(&t4,s5);
	printf("串t4为: ");
	StrPrint(t4);
	Replace(&t3,t4,t2);
	printf("用t2取代串t3中的t4串后，串t3为: ");
	StrPrint(t3);
	ClearString(&t1);
	printf("清空串t1后，串t1空否？%d(1:空 0:否) 串长=%d\n",StrLength(t1));
	Concat(&t1,t3);
	printf("串t1(=t2+t3)为: ");
	StrPrint(t1);
	Zip(&t1);
	printf("去除不必要的占位符后，串t1为: ");
	StrPrint(t1); 
	pos=Index(t1,1);
	printf("pos=%d\n",pos);
	printf("在串t1的第pos个字符之前插入串t2，请输入pos: ");
	scanf("%d",&pos);
	k=StrInsert(&t1,pos,t2);
	if(k)
	{
		printf("插入串t2后，串t1为: ");
		StrPrint(t1);
	}
	else
	printf("插入失败！\n");
	printf("求从t1的第pos个字符起,长度为len的子串t2,请输入pos,len: ");
	scanf("%d,%d",&pos,&len);
	SubString(&t2,t1,len);
	printf("串t2为: ");
	StrPrint(t2);
	printf("StrCompare(t1,t2)=%d\n",StrCompare(t1,t2));
	printf("删除串t1中的子字符串：从第pos个字符起删除len个字符。"
		"请输入pos,len：");
	scanf("%d,&len);
	k=StrDelete(&t1,len);
	if(k)
	{
		printf("从第%d位置起删除%d个元素后串t1为:",len);
		StrPrint(t1);
	}
	
	system("pause");
	return 0;
}
/*
输出效果：

初始化串t1后，串t1空否？1(1:空 0:否) 串长=0
出错
出错
串t1为: ABCDEFGHI
串t1空否？0(1:空 0:否) 串长=9
串t2为: 12345
由串t1拷贝得到串t3,串t3为: ABCDEFGHI
串t4为: ABCD
用t2取代串t3中的t4串后，串t3为: 12345EFGHI
清空串t1后，串t1空否？1(1:空 0:否) 串长=0
串t1(=t2+t3)为: 1234512345EFGHI
去除不必要的占位符后，串t1为: 1234512345EFGHI
pos=6
在串t1的第pos个字符之前插入串t2，请输入pos: 3
插入串t2后，串t1为: 121234534512345EFGHI
求从t1的第pos个字符起,len: 2,2
串t2为: 21
StrCompare(t1,t2)=-1
删除串t1中的子字符串：从第pos个字符起删除len个字符。请输入pos,len：2,2
从第2位置起删除2个元素后串t1为:1234534512345EFGHI
请按任意键继续. . . 

*/
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