【练习】串的堆分配实现

  在C语言中，函数malloc和free管理堆的存储空间，。利用函数malloc为串动态分配一块存储空间， 若分配成功，返回存储空间起始地址的指针作为串的基地址（起始地址）。如果内存单元使用完，调用函数free释放内存空间。

• 串的类型定义

typedef struct{    char *str;    int length;}HeapString;

• 初始化串

InitString(HeapString *S){    S->length=0;/*将串的长度置为0*/    S->str='\0';/*将串的值置为空*/}

• 串的状态

int StrEmpty(HeapString S)/*判断串是否为空，串为空返回1，否则返回0*/{    if(S.length==0)         /*判断串的长度是否等于0*/        return 1;           /*当串为空时，返回1；否则返回0*/    else        return 0;}int StrLength(HeapString S)/*求串的长度操作*/{    return S.length;}

• 串的赋值

void StrAssign(HeapString *S,char cstr[])/*串的赋值操作*/{    int i=0,len;    if(S->str)        free(S->str);    for(i=0;cstr[i]!='\0';i++); /*求cstr字符串的长度*/        len=i;    if(!i)    {        S->str=NULL;        S->length=0;    }    else    {        S->str=(char*)malloc((len+1)*sizeof(char));        if(!S->str)            exit(-1);        for(i=0;i<len;i++)            S->str[i]=cstr[i];        S->length=len;    }}

• 串的复制

void StrCopy(HeapString *T,HeapString S)/*串的复制操作.*/{    int i;    T->str=(char*)malloc(S.length*sizeof(char));    if(!T->str)        exit(-1);    for(i=0;i<S.length;i++)     /*将串S的字符赋值给串T*/        T->str[i]=S.str[i];    T->length=S.length;         /*将串S的长度赋值给串T*/}

• 串的插入

int StrInsert(HeapString *S,int pos,HeapString T)/*串的插入操作。在S中第pos个位置插入T分为三种情况*/{    int i;    if(pos<0||pos-1>S->length)      /*插入位置不正确，返回0*/    {        printf("插入位置不正确");        return 0;    }    S->str=(char*)realloc(S->str,(S->length+T.length)*sizeof(char));    if(!S->str)    {        printf("内存分配失败");        exit(-1);    }    for(i=S->length-1;i>=pos-1;i--)        S->str[i+T.length]=S->str[i];    for(i=0;i<T.length;i++)        S->str[pos+i-1]=T.str[i];    S->length=S->length+T.length;    return 1;}

• 串的删除

int StrDelete(HeapString *S,int pos,int len)/*在串S中删除pos开始的len个字符*/{    int i;    char *p;    if(pos<0||len<0||pos+len-1>S->length)       /*如果参数不合法，则返回0*/    {        printf("删除位置不正确，参数len不合法");        return 0;    }    p=(char*)malloc(S->length-len);             /*p指向动态分配的内存单元*/    if(!p)        exit(-1);    for(i=0;i<pos-1;i++)                        /*将串第pos位置之前的字符复制到p中*/        p[i]=S->str[i];    for(i=pos-1;i<S->length-len;i++)                /*将串第pos+len位置以后的字符复制到p中*/        p[i]=S->str[i+len];    S->length=S->length-len;                    /*修改串的长度*/    free(S->str);                           /*释放原来的串S的内存空间*/    S->str=p;                               /*将串的str指向p字符串*/    return 1;}

• 串的比较

int StrCompare(HeapString S,HeapString T)/*串的比较操作*/{int i;for(i=0;i<S.length&&i<T.length;i++) /*比较两个串中的字符*/    if(S.str[i]!=T.str[i])          /*如果出现字符不同，则返回两个字符的差值*/        return (S.str[i]-T.str[i]);return (S.length-T.length);             /*如果比较完毕，返回两个串的长度的差值*/}

• 串的连接

int StrCat(HeapString *T,HeapString S)/*将串S连接在串T的后面*/{    int i;    T->str=(char*)realloc(T->str,(T->length+S.length)*sizeof(char));    if(!T->str)    {        printf("分配空间失败");        exit(-1);    }    else    {        for(i=T->length;i<T->length+S.length;i++)   /*串S直接连接在T的末尾*/            T->str[i]=S.str[i-T->length];        T->length=T->length+S.length;           /*修改串T的长度*/    }    return 1;}

• 取子串

int SubString(HeapString *Sub,HeapString S,int pos,int len)/*将从串S中的第pos个位置截取长度为len的子串赋值给Sub*/{    int i;    if(Sub->str)        free(Sub->str);    if(pos<0||len<0||pos+len-1>S.length)            /*如果参数不合法，则返回0*/    {        printf("参数pos和len不合法");        return 0;    }    else    {        Sub->str=(char*)malloc(len*sizeof(char));        if(!Sub->str)        {            printf("存储分配失败");            exit(-1);        }        for(i=0;i<len;i++)                      /*将串S的第pos个位置长度为len的字符赋值给Sub*/            Sub->str[i]=S.str[i+pos-1];        Sub->length=len;                    /*修改Sub的长度*/        return 1;    }}

• 串的替换

int StrReplace(HeapString *S,HeapString T,HeapString V)/*将串S中的所有子串T用V替换*/{    int i=0;    int flag;    if(StrEmpty(T))                     /*如果T是空串，返回0*/        return 0;    do    {        i=StrIndex(*S,i,T);             /*利用串的定位函数在串S中查找T的位置*/        if(i)        {            StrDelete(S,i,StrLength(T));    /*如果找到子串T，则将S中的串T删除*/            flag=StrInsert(S,i,V);      /*将子串V插入到原来删除T的位置*/            if(!flag)                   /*如果没有插入成功，则返回0*/                return 0;            i+=StrLength(V);            /*在串S中，跳过子串V长度个字符，继续查找T*/        }    }while(i);    return 1;}

• 查找子串

int StrIndex(HeapString S,int pos,HeapString T)/*在主串S中的第pos个位置开始查找子串T，如果找到返回子串在主串的位置；否则，返回0*/{    int i,j;    if(StrEmpty(T))                 /*如果串T为空，则返回0*/        return 0;    i=pos;    j=0;    while(i<S.length&&j<T.length)    {        if(S.str[i]==T.str[j])      /*如果串S和串T中对应位置字符相等，则继续比较下一个字符*/        {            i++;            j++;        }        else                    /*如果当前对应位置的字符不相等，则从串S的下一个字符开始，T的第0个字符开始比较*/        {            i=i-j+1;            j=0;        }    }    if(j>=T.length)                 /*如果在S中找到串T，则返回子串T在主串S的位置*/        return i-j+1;    else        return 0;}

• 清空串

void StrClear(HeapString *S)/*清空串，只需要将串的长度置为0即可*/{    S->str='\0';    S->length=0;}

• 销毁串

void StrDestroy(HeapString *S){    if(S->str)        free(S->str);}

• 测试示例

/*包含头文件和串的实现文件*/#include<stdio.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#include"HeapString.h"void StrPrint(HeapString S);    /*串的输出函数声明*/void main(){    HeapString S1,S2,Sub;    char *p;    char ch[50];    /*初始化串S1，S2和Sub*/       InitString(&S1);    InitString(&S2);    InitString(&Sub);    printf("请输入第一个字符串：");    gets(ch);    StrAssign(&S1,ch);              /*通过输入将串S1赋值*/    printf("经过赋值操作后的串S1：\n");    StrPrint(S1);    printf("请输入第二个字符串：");    gets(ch);    StrAssign(&S2,ch);              /*通过输入将串S2赋值*/    printf("经过赋值操作后的串S2：\n");    StrPrint(S2);    printf("把串S2连接在串S1的末尾，S1串为：\n");    StrCat(&S1,S2);                 /*将串S2连接在串S1的末尾*/    StrPrint(S1);    printf("经过赋值操作后的串Sub：\n");    StrAssign(&Sub,"Everyone");     /*将串Sub赋值*/    StrPrint(Sub);    printf("将串S2插入到串S1的第一位置：\n");    StrInsert(&S1,1,Sub);           /*将串Sub插入到串S1的第一位置*/    StrPrint(S1);    printf("把串S1的第1个位置之后的8个字符删除：\n");    StrDelete(&S1,1,8);             /*将串S1的第一位置后的8个字符删除*/    StrPrint(S1);    printf("将串S1中的S2置换为Sub：\n");    StrAssign(&Sub,"Xi'an");        /*将串Sub重新赋值*/    StrReplace(&S1,S2,Sub);         /*用串Sub取代串S1中的S2*/    StrPrint(S1);    /*将串S1，S2和Sub的内存单元释放*/    StrDestroy(&S1);    StrDestroy(&S2);    StrDestroy(&Sub);}void StrPrint(HeapString S){    int i;    for(i=0;i<S.length;i++)    {        printf("%c",S.str[i]);    }    printf("\n");}

• 测试结果