C語言模擬實現strstr函數的範例程式碼

2022-07-13 18:01:19

strstr函數介紹

C語言提供了字串匹配函數 strstr 函數，請看檔案簡介。

這個函數是用來匹配 str2 是否包含在 str1 字串中，如果匹配成功，則返回指向str1中第一個出現的str2的指標，如果str2不是str1的一部分，則返回空指標。
我們不妨舉例說明，請看下面程式碼，呼叫 strstr 函數需要引入string.h標頭檔案，我們發現，s1字串中可以找到s2字串，那麼就返回s1中s2的第一個字元的地址，s1字串並沒有s3，所以返回空指標。

#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main(){

    char* s1 = "abcdefgh";
    char* s2 = "def";
    char* s3 = "dee";
    
    printf("%sn",strstr(s1,s2)); //defgh   
    printf("%sn",strstr(s1,s3)); //(null)

    return 0;
}

BF演演算法介紹

BF演演算法，即暴力(Brute Force)演演算法，BF演演算法的思想就是str1的第一個字元與str2的第一個字元進行匹配，若相等，則繼續比較str1的第二個字元和 str2的第二個字元；若不相等，則比較str1的第二個字元和str2的第一個字元，依次比較下去，直到得出最後的匹配結果。

BF演演算法模擬實現strstr函數

用BF演演算法實現 strstr 函數的思路就是遍歷整個 str1，在內層迴圈進行判斷，如果str1 和 str2 對應的字元相等且比較的字元在 str2 長度範圍之內，那麼就比較下一位，當這次迴圈結束，此時只有兩種情況，第一種是比較的字元等於 str2 的長度，那麼就代表找到了，返回 str2 在 str1 第一個字元地址即可，至於為什麼是 str1 + i - j，請朋友們思考一下就明白了。第二種情況是某個字元之間不匹配，那麼 str1 下次匹配的位置為前一個字元位置 + 1，str2 又回到第一個字元開始匹配。直到整個 str1 超出了匹配的範圍，代表找不到整個字串 str2，故返回NULL。

char* my_strstr(char* str1, char* str2){
    assert(str1 && str2);
    
    int slen = strlen(str1);
    int sublen = strlen(str2);
    
    int i = 0;
    int j = 0;
    int count = 0;

    while(i < slen){
        
        while(str1[i] == str2[j] &&  j < sublen){
            ++i;
            ++j;
        }

        if(j >= sublen){
            return str1 + i - j;
        }
        
        ++count;
        i = count;
        j = 0;
        
    }        

    return NULL;

}

KMP演演算法介紹

KMP演演算法是一種改進的字串匹配演演算法，由D.E.Knuth，J.H.Morris和V.R.Pratt提出的，因此人們稱它為克努特—莫里斯—普拉特操作（簡稱KMP演演算法）。KMP演演算法的核心是利用匹配失敗後的資訊，儘量減少模式串（str2）與主串（str1）的匹配次數以達到快速匹配的目的。具體實現就是通過一個next陣列實現，陣列本身包含了模式串的區域性匹配資訊。

KMP演演算法與BF演演算法的區別是：主串不會回退，模式串每次也不一定回退到第一個位置上。

具體演演算法思想可參考：KMP演演算法講解

KMP演演算法模擬實現strstr函數

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>

void get_next(int* next, char* sub){
    int len = strlen(sub);
    next[0] = -1;
    next[1] = 0;

    int i = 2;
    int k = 0;

    while(i < len){
        if(k == -1 || sub[i-1] == sub[k]){
            next[i] = ++k;
            ++i;
        }else{
            k = next[k];
        }
    }
    
    
    
}

char* my_strstr(char *str1, char * str2){
    assert(str1 && str2);
    
    int slen = strlen(str1);
    int sublen = strlen(str2);

    int* next = (int*)malloc(sizeof(int)*sublen);
    assert(next);
    get_next(next,str2);

    int i = 0;
    int j = 0;

    while(i < slen && j < sublen){
        if(j == -1 || str1[i] == str2[j]){
            ++i;
            ++j;
        }else{
            j = next[j];
        }
    }

    if(i >= sublen){
        return str1 + i - j;
    }else{
        return NULL;
    }
    
}

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