实验七 字符串实验报告
一、实验目的与要求
1）巩固对串的理解；
2）掌握串的基本操作实现；
3）掌握 BF 和 KMP 算法思想。
二、实验内容
1. 给定一个字符串ababcabcdabcde和一个子串abcd,查找字串是否在主串中出现。出现就返回主串中的第一个匹配下标，没有则返回-1。本题采用BF串匹配算法。
2.编写一个函数,计算一个子串在一个主串中出现的次数,如果该子串不出现,则返回0。本题考虑子串重叠,如:子串为aa,主串为aaa,考虑子串重叠结果为2,不考虑子串重叠结果为1。
示列1：输入："ababab","abababab" 返回值：2
示列2：输入："abab","abacabab" 返回值：1
提示：
首先进行特殊情况判断，如果模式串长度大于主串，或者主串为空，返回0。
然后分别遍历主串和模式串，只要当前字符相等，模式串和主串均后移一位，如果不相等，模式串重新回退到索引0的位置。
当模式串索引达到长度m时，说明全部匹配上了。此时将匹配次数加一，同时主串索引i回退到上次匹配开头的下一位，模式串索引j回到0。
采用kmp算法
三、实验结果
1）请将调试通过的运行结果截图粘贴在下面，并说明测试用例和运行过程，简述算法思想。
2）请将源代码cpp文件和实验报告一起压缩上传。
实验1
运行结果：
算法思想：
BF算法的思想主要如下：在主串和子串中设置比较的下标i和j（本段代码中初始化均为0）。循环比较直到主串中所剩字符个数小于子串的长度，或者是子串的所有字符均比较完。如果主串A和子串B满足A[i]=B[i]，那么继续比较子串和主串的下一个字符；否则，将i和j回溯，准备下一趟的比较。如果子串中的所有字符均比较完，那么说明匹配成功，返回匹配的起始比较下标；否则，说明匹配失败，按照题目要求返回-1。
实验代码：
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;
//BF串匹配算法
int bf(char *strA, char *strB){
//strA是主串，strB是子串
int i=0,j=0;
int lena=strlen(strA);//主串的长度
int lenb=strlen(strB);//子串的长度
while(i<lena && j<lenb){
if(strA[i]==strB[j]){
i++;
j++;
}
else{
i=i-j+1;//如果i、j初始值为1，则返回i=i-j+2？
j=0;//重置子串的标记位置j
}
}//跳出循环，遍历完成
//判断字串情况
if(j==lenb){
return i-j+1;//成功匹配
}
return -1;//不成功匹配
}
//主函数->调试
int main() {
//int mybf=bf("ababcabcdabcde","abcd");
char strA[1000],strB[1000];//max长度设置为1000
cout<<"请输入主串："<<endl;
cin>>strA;
cout<<"请输入子串："<<endl;
cin>>strB;
int mybf=bf(strA,strB);
if(mybf>0){
cout<<"主串中的第一个匹配下标："<<mybf<<endl;
}
else{
cout<<mybf<<endl;
}
return 0;
}
实验2
运行结果：
算法思想：
KMP算法的思想主要如下：在主串A和子串B中设置比较的下标i和j（本段代码中初始化均为0）。循环比较直到主串中所剩字符个数小于子串的长度，或者是子串的所有字符均比较完。如果A[i]=B[j]或j=0，那么继续比较A和B的下一个字符；否则，将j向右滑动到next[i]的位置（j= next[i]），准备下一趟的比较。如果子串中的所有字符均比较完，那么说明匹配成功，返回匹配的起始比较下标；否则，说明匹配失败，按照题目的要求返回0。
实验代码：
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
using namespace std;
int next[100];//全局数组变量
//获取next数组
void getNext(char b[],int next[]){
int len=strlen(b);
next[0]=-1;
int k=-1;
int j=0;
while(j<len){
if(k==-1 || b[k]==b[j]){
j++;
k++;
next[j] = k;
}
else{
k=next[k];
}
}
}
//KMP算法
int kmp(char *a,char *b){
int lena=strlen(a);
int lenb=strlen(b);
int i=0,n=0,k=0;//n作为计数器
while(i<lena){
if(k==-1 || a[i]==b[k]){
++i;
++k;
}
else{
k=next[k];
}
if(k==lenb){
n++;
k=next[k];
}
}
return n;
}
int main(){
char a[100000],b[10000];//a为主串，b为子串
cout<<"请输入主串："<<endl;
cin>>a;
cout<<"请输入子串："<<endl;
cin>>b;
getNext(b,next);
cout<<"子串出现次数为："<<kmp(a,b);
return 0;
}
其他：
#include<iostream>
using namespace std;
struct String{
char *elem;
int length;
};
void Strcpy(String &S,const char str[]){
//忌引用数组 ,const!!!
int i=0;
int str_len=0;
while(str[i]!='\0'){
str_len++;
i++;
}//字符串长度
if(!str_len)
S.length=0;
int k=1,j=0;
S.elem=new char[str_len+1];
while(k<=str_len)
S.elem[k++]=str[j++];
S.elem[0]=' ';//0号位随意
S.length=str_len;
}
int StrIndex_BF(String &S,String &T,int pos){
int i=pos,j=1;
while((i<=S.length)&&(j<=T.length)){
//while((i<=S.length-T.length+1)&&(j<=T.length))错误！！
if(S.elem[i]==T.elem[j]){
i++;j++;
}
else{
i=i-j+2;//回溯操作
j=1;
if(i>S.length-T.length+1)
break;//S中剩下元素小于T的元素个数
}
}
if(j>T.length)//T中全部字符均匹配成功！
return (i-T.length);
else
return -1;
}
void Destroy(String &S){
delete []S.elem;
}
int main(){
String S,T;
// Strcpy(S,"ababcabcdabcde");//主串
// Strcpy(T,"abcd");//模式串
Strcpy(S,"ababcabcacbab");//主串
Strcpy(T,"abcac");//模式串
int p=StrIndex_BF(S,T,1);
//匹配函数
if(p!=-1)
cout<<"匹配成功！主串中的第一个匹配下标为："<<p<<endl;
else
cout<<"匹配失败！"<<endl;
Destroy(S);
Destroy(T);
return 0;
}
#include<iostream>
using namespace std;
struct String{
char* elem;
int length;
};
void StrCopy(String &s,char a[]){
int i=0;
int strlen=0;
while(a[i]!='\0'){
strlen++;
i++;
}
s.elem=new char[strlen+1];
int k=1,j=0;
while(j<strlen)
s.elem[k++]=a[j++];
s.elem[0]='\0';
s.length=strlen;
}
void Get_next(String &T,int (&next)[20]){
int i=0,j=1;
next[1]=0;
while(j<T.length){
if(i==0||T.elem[i]==T.elem[j]){
i++;j++;next[j]=i;
}
else
i=next[i];
}
}
int Strmatch_KMP(String &S,String &T,int next[]){
int i=1,j=1,num=0;
if(S.length<T.length)
return 0;
while((i<=S.length)&&(j<=T.length)){
//while((i<=S.length-T.length+1)&&(j<=T.length))错误！！
if(j==0||(S.elem[i]==T.elem[j])){
i++;j++;
}
else j=next[j];
if(j>T.length){
num++;i=i-j+2;j=1;//回溯
if(i>S.length-T.length+1)
break;//S中剩下元素小于T的元素个数
}
}
return num;
}
void Destroy(String &S){
delete []S.elem;
}
int main(){
char a[20],b[20];
gets(a);
gets(b);
String S,T;
StrCopy(S,a);
StrCopy(T,b);
int next[20]={0,0,1};//初始化next【i】
Get_next(T,next);//找到对应的k值
int num=Strmatch_KMP(S,T,next);//重叠次数
if(!num) cout<<"子串不在主串中出现！"<<endl;
else cout<<"子串在主串中出现，且重叠结果为："<<num<<endl;
Destroy(S);
Destroy(T);
return 0;
}
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