串基本操作的实现

实验项目四：串基本操作的实现

课程名称：数据结构
实验项目名称：串基本操作的实现
实验目的：
1．掌握串的模式匹配操作。
实验要求：
1、 分别使用BF和KMP算法完成串的模式匹配。
实验过程：
BF算法代码;;
1、 设计完成next值的计算函数；
2、 设计完成修正next值的函数；
3、 KMP算法代码；
4、 输入子串（aaac）和主串(aaabaaaaaac)
5、 输出子串在主串中开始的位置及不同算法比较的次数。
此部分实验报告中给出BF，next,修正next，KMP的代码。
实验结果：
输入： 子串：aaac； 主串：aaabaaaaaac
输出：BF,KMP,改进的KMP三种算法分别比较的次数及查找到的子串在主串中的位置。
例：
BF比较？？次 子串位置：8
KMP比较？？次 子串位置：8
改进KMP比较？？次 子串位置：8
实验分析：
1.普通next和修正next的区别；
2.列举调试运行过程中出现的错误并分析原因。
要求：
(1) 程序要添加适当的注释，程序的书写要采用缩进格式。
(2) 程序要具在一定的健壮性，即当输入数据非法时，程序也能适当地做出反应。
(3) 程序要做到界面友好，在程序运行时用户可以根据相应的提示信息进行操作。
(4) 上传源程序到课堂派。顺序表的源程序保存为Stringindex.cpp。

算法讲解视频在MOOC上，西安邮电的数据结构课程

#pragma GCC optimize(2)
#include<bits/stdc++.h>

using namespace std;

#define pi acos(-1.0)
#define e exp(1.0)
typedef long long ll;
char S[1200],T[1200];
ll Next[1200],nextval[1200],lens,lent,cnt_BF,cnt_next,cnt_nextval;
void Get_next(char *T)//得到next的值 
{
	ll j,k;
	j=1,k=0;
	Next[1]=0;
	while(j<lent)
	{
		if(k==0||T[j]==T[k])
		{
			j++;
			k++;
			Next[j]=k;
		}
		else
		k=Next[k];
	}
	return ;
}
void Get_nextval(char *T)//得到nextval的值 
{
	Get_next(T);
	ll j=2,k;
	nextval[1]=0;
	while(j<=lent)
	{
		k=Next[j];
		if(T[k]==T[j])
		nextval[j]=nextval[k];
		else
		nextval[j]=k;
		j++;
	}
	return ;
}
ll BF(char *S,char *T)//暴力匹配 
{
	ll i,j,k;
	for(i=1;i<=lens-lent+1;i++)
	{
		k=i;
		j=1;
		while(j<=lent)
		{
			cnt_BF++;
			if(S[k]==T[j])
			{
				k++;
				j++;
			}
			else
			break;
		}
		if(j>lent)
		return i;	
	}
	return 0;
}
ll KMP_next(char *S,char *T)//使用next值用KMP算法进行匹配 
{
	Get_next(T); 
	ll i,j,k;
	i=1,j=1;
	while(i<=lens&&j<=lent)
	{
		cnt_next++;
		if(j==0||S[i]==T[j])
		{
			i++;
			j++;
		}
		else
		j=Next[j];
	}
	if(j>lent)
	return i-lent;
	return 0;
}
ll KMP_nextval(char *S,char *T)//使用nextval值用KMP算法进行匹配 
{
	Get_nextval(T);
	ll i,j,k;
	i=1,j=1;
	while(i<=lens&&j<=lent)
	{
		cnt_nextval++;
		if(j==0||S[i]==T[j])
		{
			i++;
			j++;
		}
		else
		j=nextval[j];
	}
	if(j>lent)
	return i-lent;
	return 0;
}
int main()
{
// freopen(".../.txt","w",stdout);
// ios::sync_with_stdio(false);
// puts("请输入母串和字串:");
// scanf("%s",S+1);
	scanf("%s",T+1);
	ll i,j;
// lens=strlen(S+1);
	lent=strlen(T+1);
	Get_nextval(T);
// for(i=1;i<=lent;i++)
// cout<<nextval[i]<<' ';
	cnt_BF=0;//分别对三种匹配策略统计比较的次数 
	cnt_next=0;
	cnt_nextval=0;
	ll pos;
	pos=BF(S,T);
	pos=KMP_next(S,T);
	pos=KMP_nextval(S,T);
	if(pos==0)
	puts("匹配失败");
	else
	{
		puts("匹配成功,匹配位置为:");
		printf("%d\n",pos);
		printf("BF的比较次数为%d\n",cnt_BF);
		printf("KMP_next的比较次数为%d\n",cnt_next);
		printf("KMP_nextval的比较次数为%d\n",cnt_nextval);
	}
	return 0;
}