简单数据结构（五）串和数组

串

     在应用程序中使用最频繁的类型是字符串。字符串简称串，是一种特殊的线性表，其特殊性在于串中的数据元素是一个个的字符。字符串在计算机的许多方面应用很广。如在汇编和高级语言的编译程序中，源程序和目标程序都是字符串数据。在事务处理程序中，顾客的信息如姓名、地址等及货物的名称、产地和规格等，都被作为字符串来处理。另外，字符串还具有自身的一些特性。因此，把字符串作为一种数据结构来研究。

串的基本概念

串(String)由 n(n≥0)字符组成的有限序列。一般记为：
S=”c1c2…cn” (n≥0)
其中， S是串名，双引号作为串的定界符，用双引号引起来的字符序列是串值。 ci（ 1≤i≤n）可以是字母、数字或其它字符， n为串的长度，当n=0 时，称为空串(Empty String)。
串中任意个连续的字符组成的子序列称为该串的子串(Substring)。包含子串的串相应地称为主串。子串的第一个字符在主串中的位置叫子串的位置。如串s1”abcdefg”，它的长度是 7，串s2”cdef”的长度是 4， s2是s1的子串， s2的位置是 3。
如果两个串的长度相等并且对应位置的字符都相等，则称这两个串相等。而在 C#中，比较两个串是否相等还要看串的语言文化等信息。

串的存储

由于串中的字符都是连续存储的，而在 C#中串具有恒定不变的特性，即字符串一经创建，就不能将其变长、变短或者改变其中任何的字符。所以，这里不讨论串的链式存储，也不用接口来表示串的操作。

串的代码实现

把串看作是一个类，类名为 StringDS。取名为 StringDS 是为了和 C#自身的字符串类 String 相区别。类StringDS 只有一个字段，即存放串中字符序列的数组 data。由于串的运算有很多，类 StringDS 中只包含部分基本的运算。

程序实现：

class StringDS
    {
        private char[] data;//用来存放字符串中的字符

        //构造一
        public StringDS(char[] array)
        {
            data = new char[array.Length];
            for (int i = 0; i < data.Length; i++)
            {
                data[i] = array[i];
            }
        }
        //构造二
        public StringDS(string str)
        {
            data = new char[str.Length];
            for (int i = 0; i < data.Length; i++)
            {
                data[i] = str[i];
            }
        }

        //根据索引访问字符的索引器
        public char this[int index]
        {
            get { return data[index]; }
        }
        //获得长度
        public int GetLength()
        {
            return data.Length;
        }
        //比较字符串
        /// <summary>
        /// 如果两个字符串一样 返回0
        /// 如果当前字符串小于s 返回-1
        /// 如果当前字符串大于s 返回1
        /// </summary>
        /// <param name="s"></param>
        /// <returns></returns>
        public int Compare(StringDS s)
        {
            //取得两个字符串中 长度更小的字符串的长度
            int len = this.GetLength() < s.GetLength() ? this.GetLength() : s.GetLength();
            int index = -1;//存储不相等的字符的索引的位置
            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                if (this[i]!=s[i])
                {
                    index = i;
                    break;
                }
            }
            if (index!=-1)
            {
                if (this[index] > s[index])
                {
                    return 1;
                }
                else
                {
                    return -1;
                }
            }
            else
            {
                if (this.GetLength() == s.GetLength())
                {
                    return 0;
                }
                else
                {
                    if (this.GetLength() > s.GetLength())
                    {
                        return 1;
                    }
                    else
                    {
                        return -1;
                    }
                }
            }
        }

        public StringDS SubString(int index, int length)
        {
            char[] newData = new char[length];
            for (int i = index; i < index+length; i++)
            {
                newData[i - index] = data[i];
            }
            return new StringDS(newData);
        }

        public static StringDS Concat(StringDS s1, StringDS s2)
        {
            char[] newData = new char[s1.GetLength() + s2.GetLength()];
            for (int i = 0; i < s1.GetLength(); i++)
            {
                newData[i] = s1[i];
            }
            for (int i = s1.GetLength(); i < newData.Length; i++)
            {
                newData[i] = s2[i - s1.GetLength()];
            }
            return new StringDS(newData);
        }

        public int IndexOf(StringDS s)
        {
            for (int i = 0; i <= this.GetLength()-s.GetLength(); i++)
            {
                bool isEqual = true;
                for (int j = i; j < i+s.GetLength(); j++)
                {
                    if (this[j] != s[j-i])
                    {
                        isEqual = false;
                    }
                }
                if (isEqual)
                {
                    return i;
                }
                else
                {
                    continue;
                }
            }
            return -1;
        }

        public string ToString()
        {
            return new string(data);
        }
    }

实例：

StringDS s=new StringDS("I am a teacher");
            StringDS i=new StringDS("excellent");
            StringDS r=new StringDS("student");

            Console.WriteLine(s.GetLength());
            Console.WriteLine(i.GetLength());
            Console.WriteLine(r.GetLength());

            StringDS s2 = s.SubString(8, 4);
            Console.WriteLine(s2.ToString());

            Console.ReadKey();

结果：

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数组

     数组是一种常用的数据结构，可以看作是线性表的推广。数组作为一种数据结构，其特点是结构中的数据元素可以是具有某种结构的数据，甚至可以是数组，但属于同一数据类型。数组在许多高级语言里面都被作为固定类型来使用。
     数组是 n(n≥1)个相同数据类型的数据元素的有限序列。一维数组可以看作是一个线性表，二维数组可以看作是“数据元素是一维数组”的一维数组，三维数组可以看作是“数据元素是二维数组”的一维数组，依次类推。
     C#支持一维数组、多维数组及交错数组（数组的数组）。所有的数组类型都隐含继承自 System.Array。Array 是一个抽象类，本身又继承自 System.Object。所以，数组总是在托管堆上分配空间，是引用类型。任何数组变量包含的是一个指向数组的引用，而非数组本身。当数组中的元素的值类型时，该类型所需的内存空间也作为数组的一部分而分配；当数组的元素是引用类型时，数组包含是只是引用。

Array类中的常用方法

//判断 Array 是否具有固定大小。
    public bool IsFixedSize { get; }
    //获取 Array 元素的个数。
    public int Length { get; }
    //获取 Array 的秩（维数）。
    public int Rank { get; }
    //实现的 IComparable 接口，在.Array 中搜索特定元素。
    public static int BinarySearch(Array array, object value);
    //实现的 IComparable<T>泛型接口，在 Array 中搜索特定元素。
    public static int BinarySearch<T>(T[] array, T value);
    //实现 IComparable 接口，在 Array 的某个范围中搜索值。
    public static int BinarySearch(Array array, int index,int length, object value);
    //实现的 IComparable<T>泛型接口，在 Array 中搜索值。
    public static int BinarySearch<T>(T[] array,int index, int length, T value);
    //Array 设置为零、 false 或 null，具体取决于元素类型。
    public static void Clear(Array array, int index, int length);
    //System.Array 的浅表副本。
    public object Clone();
    //从第一个元素开始复制 Array 中的一系列元素
    //到另一 Array 中（从第一个元素开始）。
    public static void Copy(Array sourceArray,Array destinationArray, int length);
    //将一维 Array 的所有元素复制到指定的一维 Array 中。
    public void CopyTo(Array array, int index);
    //创建使用从零开始的索引、具有指定 Type 和维长的多维 Array。
    public static Array CreateInstance(Type elementType,params int[] lengths);
    //返回 ArrayIEnumerator。
    public IEnumerator GetEnumerator();
    //获取 Array 指定维中的元素数。
    public int GetLength(int dimension);
    //获取一维 Array 中指定位置的值。
    public object GetValue(int index);
    //返回整个一维 Array 中第一个匹配项的索引。
    public static int IndexOf(Array array, object value);
    //返回整个.Array 中第一个匹配项的索引。
    public static int IndexOf<T>(T[] array, T value);
    //返回整个一维 Array 中最后一个匹配项的索引。
    public static int LastIndexOf(Array array, object value);
    //反转整个一维 Array 中元素的顺序。
    public static void Reverse(Array array);
    //设置给一维 Array 中指定位置的元素。
    public void SetValue(object value, int index);
    //对整个一维 Array 中的元素进行排序，默认使用快速排序
    public static void Sort(Array array);