• 字符串和多维数组


     

    字符串和多维数组

    字符串

    字符串支持顺序存储与链式存储:

    模式匹配:
    给定主串S="s1s2…sn"和模式T=“t1t2…tm”,在S中寻找T 的过程称为模式匹配。如果匹配成功,返回T 在S中的位置,如果匹配失败,返回-1。

    模式匹配——BF算法:
    在这里插入图片描述

    1. 在串S和串T中设比较的起始下标i和j;
    2. 循环直到S或T的所有字符均比较完;
      2.1 如果S[i]==T[j],继续比较S和T的下一个字符;
      2.2 否则,将i和j回溯(i=i-j+1,j=0),准备下一趟比较;
    3. 如果T中所有字符均比较完,则匹配成功,返回匹配的起始比较下标(i-j);否则,匹配失败,返回-1;
    int BF(char S[ ], char T[ ])
    {
         i=0; j=0;   
        while (i<S.Length()&&j<T.length())
        {
             if (S[i]==T[j]) {
                 i++;   j++;
             }  
             else {
                 i=i-j+1;    j=0;
             }   
         }
         if (j>=T.length())  return (i-j);   
         else return -1;
    }
    

    模式匹配——KMP算法 :
    i可以不回溯,模式向右滑动到的新比较起点k ,并且k 仅与模式串T有关!
    在这里插入图片描述
    KMP:

    1. 在串S和串T中分别设比较的起始下标i和j;
    2. 循环直到S中所剩字符长度小于T的长度或T中所有字符均比较完毕
      2.1 如果S[i]==T[j],继续比较S和T的下一个字符;否则
      2.2 将j向右滑动到next[j]位置,即j=next[j];
      2.3 如果j=-1,则将i和j分别加1,准备下一趟比较;
    3. 如果T中所有字符均比较完毕,则返回匹配的起始下标;否则返回-1;
    int KMP_FindPat(char *s, char *t,int *next){
    	int i=0,j=0,k;
    	while(s[i]!='' && t[j]!='')	{
    		if(j==-1 || s[i]==t[j])
    		{i++;j++;}
    		else
    			j=next[j];
    	}
    	if(t[j]=='')
    		return i-j;
    	else
    		return -1;
    }
    

    时间复杂性:O(n+m)

    多维数组

    线性表——具有相同类型的数据元素的有限序列,将元素的类型进行扩充:

    (多维)数组——线性表中的数据元素可以是线性表,但所有元素的类型相同。
    广义表——线性表中的数据元素可以是线性表,且元素的类型可以不相同。

    数组的基本操作:
    存取和修改操作本质上只对应一种操作——寻址,数组没有插入和删除操作,所以,不用预留空间,适合采用顺序存储。

    因此二维数组的结构在内存上的映射为连续的一维结构:
    在这里插入图片描述
    常用的映射方法有两种:(取决于编译器):
    按行优先:先行后列,先存储行号较小的元素,行号相同者先存储列号较小的元素。
    按列优先:先列后行,先存储列号较小的元素,列号相同者先存储行号较小的元素。(如高级语言中的FORTRAN语言)

    矩阵的压缩存储:

    特殊矩阵和稀疏矩阵:
    特殊矩阵:矩阵中很多值相同的元素并且它们的分布有一定的规律。
    稀疏矩阵:矩阵中有很多零元素。
    压缩存储的基本思想是:
    1.为多个值相同的元素只分配一个存储空间;
    2.对零元素不分配存储空间。

    特殊矩阵:

    对称矩阵

    对称矩阵特点:aij=aji

    利用下三角矩阵存储:
    aij在一维数组中的序号
    = i×(i-1)/2+ j
    ∵一维数组下标从0开始
    ∴aij在一维数组中的下标
    k= i×(i-1)/2+ j-1

    访问压缩矩阵:
    对于下三角中的元素aij(i≥j), 在一维数组中的下标k与i、j的关系为:k=i×(i-1)/2+j-1 。
    上三角中的元素aij(i<j),因为aij=aji,则访问和它对应的元素aji即可,即:k=j×(j-1)/2+i -1。

    对角矩阵 (带状矩阵):

    对角矩阵:所有非零元素都集中在以主对角线为中心的带状区域中,除了主对角线和它的上下方若干条对角线的元素外,所有其他元素都为零。例:A
    在这里插入图片描述
    先将A转换为B类型进行矩阵压缩.
    bts=aij
    t=i-1
    s=j-i+1

    如果我们考虑再对二维数组进行一维数组的转化,用一个一维的数组存储对角线上的非零元素:
    以行序为主序,aij在一维数组中的地址k:
    k=(3(i-1)-1)+(j-i+1)
    k=2i+j-3
    *

    稀疏矩阵的压缩存储:

    注意:稀疏矩阵中的非零元素的分布没有规律。
    将稀疏矩阵中的每个非零元素表示为:(行号,列号,非零元素值)——三元组.
    定义三元组:

    template <class T>
    struct element
    {    
        int row, col;     //行号,列号
        T item              //非零元素值
    };
    

    **三元组表:**将稀疏矩阵的非零元素对应的三元组所构成的集合,按行优先的顺序排列成一个线性表。
    在这里插入图片描述
    三元组表:( (0,0,15), (1,1,11), (2,3,6), (4,0,9) )

    采用顺序存储结构存储三元组表:
    在这里插入图片描述

     struct SparseMatrix
        {
           T data[MaxTerm];   //存储非零元素
           int mu, nu, tu;           //行数,列数,非零元个数
        };
    

    十字链表:
    采用链接存储结构存储三元组表,每个非零元素对应的三元组存储为一个链表结点,结构为:
    在这里插入图片描述

    template<class T>
    class OLNode
    {
    	
    public:
    	int row,col;
    	T element;
    	OLNode<T>* right,*down;
    public:
    	OLNode(){right=NULL;down=NULL;};
    };
    

    稀疏矩阵的十字链表表示:
    在这里插入图片描述

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