KMP 算法的应用（二十七）

我们在上节博客中讲到了 KMP 算法的具体实现，那么我们本节就来看看 KMP 算法的应用。问题：如何在目标字符串中查找是否存在指定的子串？

我们来看看字符串类中的新功能，如下图所示

图片.png

1、子串查找（KMP 算法的直接应用）

int indexOf(const char* s) const;

int indexOf(const String& s) const;

我们来看看具体源码的实现，如下

int String::indexOf(const char* s) const
{
    return kmp(m_str, s ? s : "");
}

int String::indexOf(const String& s) const
{
    return kmp(m_str, s.m_str);
}

直接利用我们上节博客实现的 kmp 函数就能实现 indexOf 函数，我们来看看效果

#include <iostream>
#include <cstring>
#include "DTString.h"

using namespace std;
using namespace DTLib;

int main()
{
    String s = "ababax";

    cout << s.indexOf("bax") << endl;

    return 0;
}

编译运行结果如下

图片.png

我们看到返回的位置为下标为 3 处，也就是 s[3] 处。

2、在字符串中将指定的子串删除

String& remove(int i, int len);

String& remove(const char* s);

String& remove(const String& s);

根据 KMP 在目标字符串中查找子串的位置，再通过子串位置和子串长度进行删除。具体源码实现如下

String& String::remove(int i, int len)
{
    if( (0 <= i) && (i < m_length) )
    {
        int n = i;
        int m = i + len;

        while( (n < m) && (m < m_length) )
        {
            m_str[n++] = m_str[m++];
        }

        m_str[n] = '\0';
        m_length = n;
    }

    return *this;
}

String& String::remove(const char* s)
{
    return remove(indexOf(s), s ? strlen(s) : 0);
}

String& String::remove(const String& s)
{
    return remove(indexOf(s), s.length());
}

我们来写个测试代码进行测试，如下

#include <iostream>
#include <cstring>
#include "DTString.h"

using namespace std;
using namespace DTLib;

int main()
{
    String s = "ababax";

    cout << s.remove("bab").str() << endl;

    return 0;
}

我们来看看结果是不是 aax，如下

图片.png

3、字符串的减法操作定义（operator -）

使用 remove 实现字符串间的减法操作，必须得保证字符串自身不被修改，返回产生的新串。最后效果如下

图片.png

String operator - (const String& s) const;

String operator - (const char* s) const;

String& operator -= (const String& s);

String& operator -= (const char* s);

利用原有的 + 操作符进行改装即可，源码实现如下

String String::operator - (const String& s) const
{
    return String(*this).remove(s);
}

String String::operator - (const char* s) const
{
    return String(*this).remove(s);
}

String& String::operator -= (const String& s)
{
    return remove(s);
}

String& String::operator -= (const char* s)
{
    return remove(s);
}

我们来测试下，测试代码如下

#include <iostream>
#include <cstring>
#include "DTString.h"

using namespace std;
using namespace DTLib;

int main()
{
    String s = "ababax";

    String s1 = s - "bax";

    cout << s.str() << endl;
    cout << s1.str() << endl;

    s -= s;

    cout << "[" << s.str() << "]" << endl;

    return 0;
}

我们来看看运行结果，s1 = "aba", 最后的 s 应该为空，我们来看看结果

图片.png

我们看到结果正如我们所分析的那样。

4、字符串中的子串替换

String& replace(const char* t, const char* s);

String& replace(const String& t, const char* s);

String& replace(const char* t, const String& s);

String& replace(const String& t, const String& s);

我们来看看具体源码的实现

String& String::replace(const char* t, const char* s)
{
    int index = indexOf(t);

    if( index > 0 )
    {
        remove(t);
        insert(index, s);
    }

    return *this;
}

String& String::replace(const String& t, const char* s)
{
    return replace(t.m_str, s);
}

String& String::replace(const char* t, const String& s)
{
    return replace(t, s.m_str);
}

String& String::replace(const String& t, const String& s)
{
    return replace(t.m_str, s.m_str);
}

我们来写个测试代码进行测试，代码如下

#include <iostream>
#include <cstring>
#include "DTString.h"

using namespace std;
using namespace DTLib;

int main()
{
    String s = "ababax";

    s.replace("baba", "xyz");

    cout << s.str() << endl;

    return 0;
}

我们来看看最后的结果是不是 axyzx，运行结果如下

图片.png

5、从字符串中创建子串

String sub(int i, int len) const;

以 i 为起点提取长度为 len 的子串，子串提取保证不会改变字符串本身的状态。如下

图片.png

具体源码实现如下

String String::sub(int i, int len) const
{
    String ret;

    if( (0 <= i) && (i < m_length) )
    {
        if( len < 0 ) len = 0;
        if( len > m_length ) len = m_length - i;
        char* str = static_cast<char*>(malloc(len + 1));

        strncpy(str, m_str + i, len);

        str[len] = '\0';

        ret = str;
    }
    else
    {
        THROW_EXCEPTION(IndexOutOfBoundsException, "Parameter i is invalid ...");
    }

    return ret;
}

我们来写个测试代码进行测试，测试代码如下

#include <iostream>
#include <cstring>
#include "DTString.h"

using namespace std;
using namespace DTLib;

int main()
{
    String s = "ababax";
    String s1 = s.sub(3, 10);
    String s2 = s.sub(2, 3);

    cout << s.str() << endl;
    cout << s1.str() << endl;
    cout << s2.str() << endl;

    return 0;
}

最后的结果应该是 s = "ababax" ; s1 = "bax" ; s3 = "aba" ; 运行结果如下

图片.png

现在我们的字符串类已经实现的有点规模了。通过今天对字符串类的学习，总结如下：1、字符串类是工程开发中必不可少的组件；2、字符串中应该包含常用的字符串操作函数，a> 增：insert， operator + ， ...； b> 删：remove，operator -，...； c> 查：indexOf，...； d> 改：replace，... 。

KMP 算法的应用（二十七）

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