软件工程-基础课程-数据结构_算法设计与分析：字符串匹配算法.docxVIP

PAGE1

PAGE1

数据结构基础

1字符串表示与存储

在计算机科学中，字符串是字符的有序序列，通常用于存储和处理文本数据。字符串的表示和存储方式直接影响到字符串处理算法的效率。在大多数编程语言中，字符串可以被表示为字符数组或链表，但在现代编程语言中，字符串通常被实现为不可变的对象，以提高多线程环境下的安全性。

1.1字符串表示

字符数组：在C语言中，字符串通常表示为以空字符\0结尾的字符数组。例如，字符串”hello”在C中可以表示为charstr[]=hello;。

链表：在某些情况下，使用链表来存储字符串可以更有效地处理字符串的插入和删除操作。

1.2字符串存储

动态数组：在C++和Java中，字符串通常存储为动态数组，以支持字符串的高效存储和访问。例如，在Java中，String类使用一个字符数组value来存储字符串的实际内容。

哈希表：在需要快速查找字符串的场景下，可以使用哈希表来存储字符串。哈希表通过哈希函数将字符串映射到一个特定的索引，从而实现快速查找。

2前缀树(Trie)构建与应用

前缀树，也称为字典树或Trie树，是一种用于存储字符串集合的树形数据结构。前缀树的每个节点代表一个字符串的前缀，从根节点到任意一个节点的路径可以表示一个字符串。前缀树在字典、自动补全、拼写检查等应用中非常有用。

2.1Trie树构建

classTrieNode:

def__init__(self):

self.children={}

self.is_end_of_word=False

classTrie:

def__init__(self):

self.root=TrieNode()

definsert(self,word):

node=self.root

forcharinword:

ifcharnotinnode.children:

node.children[char]=TrieNode()

node=node.children[char]

node.is_end_of_word=True

defsearch(self,word):

node=self.root

forcharinword:

ifcharnotinnode.children:

returnFalse

node=node.children[char]

returnnode.is_end_of_word

#示例

trie=Trie()

words=[apple,banana,app,bat]

forwordinwords:

trie.insert(word)

print(trie.search(apple))#输出:True

print(trie.search(app))#输出:True

print(trie.search(batman))#输出:False

2.2Trie树应用

自动补全：在有哪些信誉好的足球投注网站引擎或智能输入设备中，前缀树可以用于快速提供与用户输入前缀匹配的建议。

拼写检查：前缀树可以用于快速检查一个单词是否存在于字典中。

3后缀数组与后缀树介绍

后缀数组和后缀树是用于存储字符串所有后缀的数据结构，主要用于字符串有哪些信誉好的足球投注网站和模式匹配。后缀数组是一个整数数组，存储字符串所有后缀在字典序中的排序位置。后缀树则是一个树形结构，存储字符串的所有后缀。

3.1后缀数组构建

构建后缀数组的算法有多种，包括Manber-Myers算法、K?rkk?inen-Sanders算法等。这里以一个简单的例子来说明后缀数组的构建过程。

defsuffix_array(s):

n=len(s)

sa=[iforiinrange(n)]

sa.sort(key=lambdai:s[i:])

returnsa

#示例

s=banana$

sa=suffix_array(s)

print(sa)#输出:[6,1,3,5,0,2,4]

3.2后缀树构建

后缀树的构建算法有Ukkonen算法、McCreight算法等。这里以Ukkonen算法为例，说明后缀树的构建过程。

classSuffix