字符串操作
一、问题描述
字符串是一种常见的数据类型，在现实生活中有着广泛的应用。本次课程设计需要选择合适的结构完成字符串的建立，实现串的基本操作，编写三种模式匹配算法和字符串的加密与解密算法，并利用它们实现字符串的应用:包括文本文件对单词的检索和计数。
二、基本要求
程序要求选择合适的存储结构，并实现以下功能：
1.完成串的基本操作，如：串的赋值，比较，连接，插入，删除；
2.实现串的模式匹配，包括：穷举法，BF算法和KMP算法；
3.字符串的应用：字符串的加密与解密；文本文件单词的计数；文本文件单词的检索；
三、测试数据
1.对模式匹配(穷举法，KMP算法和BF算法)的测试：如：在“asd sfhasd asd”中从第3个下标开始匹配的模式串“asd”。
2.对加密与解密的测试：如：对串“afhbs 537hsj/sjdh”加密，再将加密后的串还原。
3.对文本文件单词的计数和检索的测试：如创建一个文本文件，在其中对单词“me”进行计数并且检索其所处行、列。
四、算法思想
1、用结构体SString记录字符串信息，其中ch代表字符串，length代表字符串长度。
2、模式匹配：
1）穷举法的Index（S,T,pos）：
从位置开始通过SubString截取S中T长度的字符串，并与T通过StrCompare进行比较，若到则返回位置；否则继续。若没到，返回-1。
2）BF算法： IndexBF(S, T,pos)
主串S从pos位置开始，模式串T从0位置开始，从目标串s=“s0s2…sn-1"的第一个字符开始和模式串t=“t0t2…tm-1"中的第一个字符比较,若相等,则继续逐个比较后续字符；否则从目标串s的第二个字符开始重新与模式串t的第一个字符进行比较。依次类推,若从模式串s的i位置字符开始,每个字符依次和目标串t中的对应字符相等,则匹配成功,该算法返回i；否则,匹配失败,函数返回-1。
3）KMP算法：
该算法较BF算法有较大改进,主要是消除了主串指针的回溯,从而使算法效率有了某种程度的提高。
定义next[j]函数，表明当模式中第j个字符与主串中相应字符“失配”时，在模式中需重新和主串中该字符进行比较的字符的位置。
max{ k|0<k<j,且“p0…pk-1”=“pj-k…pj-1” }
next[j]= 当此集合非空时
-1 当j=0时
0 其他情况
若“p0…pk-1”=“pj-k…pj-1”，即next[j] = k，则next[j+1] = ?
①若pk=pj，则有“p0…pk-1pk”=“pj-k…pj-1pj” （0<k<j），如果在
j+1发生不匹配，说明next[j+1] = k+1 = next[j]+1。
②若pk≠pj，可把求next值问题看成是一个模式匹配问
题，整个模式串既是主串，又是子串。
Kmp:从S的pos位置开始与T进行匹配，若S与T对应位置相等或T回到0位置时，S与T同时右移;否则T回到next[j]位置。
3、字符串的加密、解密：
1)Encrypt算法：
对字符串中的单个字符c的二进制形式进行操作，通过右移和与位运算等其分为两部分，存储在两个字符中。
2)Decrypt算法：
对字符串中的单个字符c的二进制形式进行操作，通过左移和与位运算等两个字符还原累加，得到原字符。
4.文本文件单词的检索与计数；
1）建立文件的实现思路是：
(1) 定义一个串变量；
(2) 定义文本文件；
(3) 输入文件名，打开该文件；
(4) 循环读入文本行，写入文本文件，其过程如下：
while(不是文件输入结束){
读入一文本行至串变量；
串变量写入文件；
输入是否结束输入标志；｝
(5) 关闭文件。
2）给定单词计数的实现思路是：
(1) 输入要检索的文本文件名，打开相应的文件；
(2) 输入要检索统计的单词；
(3) 循环读文本文件，读入一行，将其送入定义好的串中，并求该串的实际长度，调用串匹配函数进行计数。具体描述如下：
while(不是文件结束){
读入一行并到串中；
求出串长度；
模式匹配函数计数；｝
(4) 关闭文件，输出统计结果。
3）检索单词出现在文本文件中的行号、次数及其位置的实现思路是：
(1) 输入要检索的文本文件名，打开相应的文件；
(2) 输入要检索统计的单词；
(3) 行计数器置初值0；
(4) while(不是文件结束){
读入一行到指定串中；
求出串长度；
行单词计数器0；
调用模式匹配函数匹配单词定位、该行匹配单词计数；
行号计数器加1；
if(行单词计数器!=0)输出行号、该行有匹配单词的个数以及相应的位置；}
五、模块划分
1.串的模式匹配：
穷举法:Index(S, T, pos)
S为主串，T为模式串，从pos位置开始进行
BF算法:IndexBF(SString S,SString T,int pos)
朴素的模式匹配算法，S为主串，T为模式串，从pos位置开始进行。
KMP算法:get_next(SString T, int next[])
获取字符串T对应的 next[]数组。
IndexKMP(SString S,SString T,int pos,int next[])
利用模式串T的next函数求T在主串S中第pos个字符之后的位置。
2.字符串的加密与解密:
加密：Encrypt(SString S,SString *T)
将字符串S加密后存储在T中
解密：Decrypt(SString S,SString *T)
将字符串S解密后存储到T中
3.文本文件单词的计数和检索：
CreatTextFile()
创建文本文件
SubStrCount()
利用模式匹配，给定单词计数
SubStrInd()
利用模式匹配，检索单词出现在文本文件中的行号、次数及其位置
int match(char a[],int n,char c)
判断字符是否为标点或空格，换行符等，若相符返回1，否则返回0。
六、数据结构
ADT String{
数据对象：D={ai|ai∈CharacterSet,i=1,2,3,……n,n≥0}
数据关系：R1={<a(i-1),ai>|a(i-1),ai∈D,i=2,……n}
基本操作：
InitString(&S, a[])
初始条件：a[]是字符型数组。
操作结果：生成一个其值为a[]的串S。
StrLength(S)
初始条件：串S存在
操作结果：返回的元素个数。
StrCompare(S, T)
初始条件： 串S、T存在。
操作结果：若S>T,则返回值大于0；若S<T，则返回值小于0；若S=T，则返回值为0。
SubString(&sub, S, pos, len)
初始条件：串S存在,0≤pos<S.length ,0≤len≤S.length-pos。
操作结果：用sub返回串S的第pos下标起长度为len的字串。
StrInsert(&S,T, pos)
初始条件：串S,T存在，0≤pos≤S.length。
操作结果：在串S的第个下标开始插入串T。
StrDelete(&S, pos, len)
字符串是什么数据结构初始条件：串S存在, 0≤pos≤S.length-len。
操作结果：从串的第pos个下标开始删除长度为len的子串。
StrContact(&S, T)
初始条件：串S,T存在。
操作结果：用S返回S与T连接而成的新串。
Index(S, T, pos)
初始条件：串S、T存在，0≤pos≤S.length-1。
操作结果：若主串S中存在与串T相同的串则返回从下标pos开始的第一个出现的位置，否则返回-1。
show(S)
初始条件：串S存在。
操作结果：显示串S。
} ADT String
七、源程序（格式调整，添加注释）
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#define MaxStrSize 256
typedef struct {
char ch[MaxStrSize];
int length;
} SString;//定义顺序串类型
//pos为下标
//实现串的赋值、比较、连接、插入和删除等操作，并在此基础上完成串的模式匹配
void InitString(SString *s,char a[])
{int i,j;
for(j=0;a[j]!='\0'; j++);
for(i=0;i<j;i++)
s->ch[i]=a[i];
s->length=strlen(a);
}
//串赋值
int StrLength(SString s)
{return s.length;}
//求串长
int StrCompare(SString s,SString t)
{ int i;
for (i=0; i<s.length && i<t.length; i++)
if (s.ch[i]!=t.ch[i]) return s.ch[i]-t.ch[i];
return s.length-t.length; }
//串比较
void SubString(SString *sub,SString S,int pos,int len)
{ int i;
for(i=0;i<len;i++)
sub->ch[i]=S.ch[pos+i];
sub->length=len;}
//截取串
void StrInsert(SString *s,SString t,int pos)
{int i,m,n;
m=s->length;
n=t.length;
for(i=m-1;i>=pos-1;i--)
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