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实验四：KMP算法实验报告一、问题描述模式匹配两个串。
二、设计思想这种由D.E.Knuth,J.H.Morris和V.R.Pratt同时发现的改进的模式匹配算法简称为KM P算法。
注意到这是一个改进的算法，所以有必要把原来的模式匹配算法拿出来，其实理解的关键就在这里，一般的匹配算法：int Index(String S,String T,int pos)//参考《数据结构》中的程序{i=pos;j=1;//这里的串的第1个元素下标是1while(i<=S.Length && j<=T.Length){if(S[i]==T[j]){++i;++j;}else{i=i-j+2;j=1;}//**************(1)}if(j>T.Length) return i-T.Length;//匹配成功else return 0;}匹配的过程非常清晰，关键是当‘失配’的时候程序是如何处理的？为什么要回溯，看下面的例子：S:aaaaabababcaaa T:ababcaaaaabababcaaaababc.(.表示前一个已经失配)回溯的结果就是aaaaabababcaaaa.(babc)如果不回溯就是aaaaabababcaaaaba.bc这样就漏了一个可能匹配成功的情况aaaaabababcaaaababc这是由T串本身的性质决定的，是因为T串本身有前后'部分匹配'的性质。
如果T为a bcdef这样的，大没有回溯的必要。
改进的地方也就是这里，我们从T串本身出发，事先就找准了T自身前后部分匹配的位置，那就可以改进算法。
如果不用回溯，那T串下一个位置从哪里开始呢？还是上面那个例子，T为ababc，如果c失配，那就可以往前移到aba最后一个a的位置，像这样：...ababd...ababc->ababc这样i不用回溯，j跳到前2个位置，继续匹配的过程，这就是KMP算法所在。
数据结构串的实验总结《数据结构串的实验总结》整体感受嘛，这数据结构中的串实验就像一场充满挑战与惊喜的旅程。
开始的时候，真觉得有些头疼，就像面对一个错综复杂的迷宫，完全不知道从哪儿入手。
具体收获可真是不少。
首先，我对串的基本概念有了透彻的理解，什么是串，串的长度、空串、空格串等等。
在实现串的操作时，比如串的连接、匹配之类的，那可真是让我费了不少心思。
比如说在实现串的模式匹配算法中的BF算法时，我才清楚需要挨个比较字符，就像在人群中逐个查找一个特定的人一样辛苦但又很有成就感。
还有KMP算法，这个算法刚开始理解简直难上天了，它那复杂的部分匹配值计算和next数组的构建，但是一旦理解了它的精髓，就感觉像发现了一个快捷通道。
原来KMP 算法就是利用已经比较过的信息，避免不必要的比较，就像你走过一遍迷宫，记住了哪些路是死胡同，下次走的时候就可以避开了。
重要发现也得记一笔。
在做串的存储结构实验的时候，我发现顺序存储结构在某些情况下很方便，比如串的长度固定或者不需要频繁插入删除的时候。
而链式存储结构则在灵活处理串的变化方面更有优势，这就像是住在公寓和房车的区别，一个固定但是稳定，一个虽然变动大但是更灵活，可以随时根据需求调整内部布局。
反思一下，自己在做实验的过程中太过于关注实现结果而忽略了算法的时间复杂度和空间复杂度优化。
比如在BF算法中，如果字符串很长，那简单的逐个比较效率是非常低的，当时怎么就没有多想想怎么优化呢，真是太不应该了。
现在想想，如果当时能从一开始就着重关注效率方面的问题，后面可能就不需要花这么多时间返工了。
从这个串的实验中得到的启示就是做事情之前一定要考虑全面。
遇到难题的时候不要害怕，像理解KMP算法一样，多花时间多思考，总能找到解决方案的。
而且在解决问题的过程中，要不断思考有没有更好更高效的方法，不能仅仅满足于把功能实现了就好。
要从各个方面去考量，就像看待一个人的综合素质一样，不仅要看他能不能完成任务，还要看他完成任务的质量和效率。
北邮数据结构实验报告摘要：本报告基于北邮数据结构实验，通过实际操作和实验结果的分析，总结和讨论了各实验的目的、实验过程、实验结果以及相关的问题和解决方法。
本报告旨在帮助读者了解数据结构实验的基本原理和应用，并为今后的学习和研究提供参考。
1. 实验一：线性表的操作1.1 实验目的本实验旨在掌握线性表的基本操作以及对应的算法实现，包括插入、删除、查找、修改等。
1.2 实验过程我们使用C++语言编写了线性表的相关算法，并在实际编程环境下进行了测试。
通过插入元素、删除元素、查找元素和修改元素的操作，验证了算法的正确性和效率。
1.3 实验结果经过测试，我们发现线性表的插入和删除操作的时间复杂度为O(n)，查找操作的时间复杂度为O(n)，修改操作的时间复杂度为O(1)。
这些结果与预期相符，并反映了线性表的基本特性。
1.4 问题与解决方法在实验过程中，我们遇到了一些问题，例如插入操作的边界条件判断、删除操作时的内存释放等。
通过仔细分析问题，我们优化了算法的实现，并解决了这些问题。
2. 实验二：栈和队列的应用2.1 实验目的本实验旨在掌握栈和队列的基本原理、操作和应用，并进行实际编程实现。
2.2 实验过程我们使用C++语言编写了栈和队列的相关算法，并在实际编程环境下进行了测试。
通过栈的应用实现表达式求值和逆波兰表达式的计算，以及队列的应用实现图的广度优先遍历，验证了算法的正确性和效率。
2.3 实验结果经过测试，我们发现栈的应用可以实现表达式的求值和逆波兰表达式的计算，队列的应用可以实现图的广度优先遍历。
这些结果证明了栈和队列在实际应用中的重要性和有效性。
2.4 问题与解决方法在实验过程中，我们遇到了一些问题，例如中缀表达式转后缀表达式的算法设计、表达式求值的优化等。
通过查阅资料和与同学的讨论，我们解决了这些问题，并完善了算法的实现。
3. 实验三：串的模式匹配3.1 实验目的本实验旨在掌握串的基本操作和模式匹配算法，并进行实际编程实现。
数据结构实验报告第 6 次实验一、实验目的1．理解栈是操作受限（插入push, 删除pop）的线性表, 受限的是插入删除的位置。
2．在链式存储结构下实现：StackEmpty, Push,Pop, 几个基本操作。
3．通过调用基本操作实现括号匹配算法。
二、实验内容（问题）写一个算法, 识别依次读入的一个字符序列是否为形如‘序列1&序列2’模式的字符序列。
其中序列1和序列2中都不含字符‘&’, 且序列2是序列1的逆序列。
例如, ‘a+b&b+a’是属该模式的字符序列, 而’1+3&3-1’则不是。
测试数据: ’1+3&3-1’; ’a+b+c&c+b+a’; ’a+b+c&c+b’; ’b+c&c+b+a’;提示：利用栈 , 利用已实现的基本操作三、算法描述（给出自然语言描述的算法）1.向后依次扫描字符序列, 如果考察的字符不等于‘&’则入栈, 遇到‘&’则停止。
2.从‘&’后继续扫描, 考察字符的时候, 栈顶元素出栈, 若二者相等, 继续扫描；不等, 模式不成立。
3.扫描结束后, 栈空则模式成立四、详细设计（画流程图）五、程序代码#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#define True 1#define False 0#define OK 1#define ERROR 0typedef int status;typedef char ElemType;typedef struct SNode{ElemType data;struct SNode *next;}SNode, *LinkStack;status InitStack(LinkStack &S);int StackEmpty(LinkStack S);status Push(LinkStack &S, ElemType e);status Pop(LinkStack &S, ElemType &e);status Is_Match(ElemType f[20]);main(){ElemType formula[20];int i;for(i=0;i<=3;i++){printf("\n请输入一个字符序列表达式: ");scanf("%s",formula);if(Is_Match(formula)==1) printf(" \n这个表达式符合‘序列1&序列2’模式！\n"); else printf("\n 这个表达式不符合‘序列1&序列2’模式！\n");}return(1);}status InitStack(LinkStack &S){S=NULL;return(OK);}int StackEmpty(LinkStack S){if(S==NULL) return(True);else return(False);}status Push(LinkStack &S, ElemType e){LinkStack p;p=(LinkStack)malloc(sizeof(SNode));if(!p) return(ERROR);p->data=e;p->next=S;S=p;return(OK);}status Pop(LinkStack &S, ElemType &e){LinkStack p;if(!S) return(ERROR);e=S->data;p=S;S=S->next;free(p);return(OK);}status Is_Match(ElemType f[20]){LinkStack St; ElemType *p,c;InitStack(St);p=f;for(;*p!='&';p++){ Push(St,*p);if(!Push(St, *p)) return(ERROR);}p++;for(;*p!='\0';p++){Pop(St,c);if(!Pop(St,c)) return(ERROR);else if(c!=*p) return(ERROR);}if(StackEmpty(St)) return(OK);else return(ERROR);}七、用户手册（教用户怎么用这个程序）用途: 判断字符串是否是“序列1&序列2’模式”用法：启动此程序, 屏幕会提示你输入数据, 输入数据并按下回车键即可。
串的数据结构实验报告串的数据结构实验报告一、引言在计算机科学中，串（String）是一种基本的数据结构，用于存储和操作字符序列。
串的数据结构在实际应用中具有广泛的用途，例如文本处理、搜索引擎、数据库等。
本实验旨在通过实践掌握串的基本操作和应用。
二、实验目的1. 理解串的概念和基本操作；2. 掌握串的存储结构和实现方式；3. 熟悉串的常见应用场景。
三、实验内容1. 串的定义和基本操作在本实验中，我们采用顺序存储结构来表示串。
顺序存储结构通过一个字符数组来存储串的字符序列，并使用一个整型变量来记录串的长度。
基本操作包括：- 初始化串- 求串的长度- 求子串- 串的连接- 串的比较2. 串的模式匹配串的模式匹配是串的一个重要应用场景。
在实验中，我们将实现朴素的模式匹配算法和KMP算法，并比较它们的性能差异。
四、实验步骤1. 串的定义和基本操作首先，我们定义一个结构体来表示串，并实现初始化串、求串的长度、求子串、串的连接和串的比较等基本操作。
2. 串的模式匹配a. 实现朴素的模式匹配算法朴素的模式匹配算法是一种简单但效率较低的算法。
它通过逐个比较主串和模式串的字符来确定是否匹配。
b. 实现KMP算法KMP算法是一种高效的模式匹配算法。
它通过利用已匹配字符的信息，避免不必要的比较，从而提高匹配效率。
3. 性能比较与分析对比朴素的模式匹配算法和KMP算法的性能差异，分析其时间复杂度和空间复杂度，并讨论适用场景。
五、实验结果与讨论1. 串的基本操作经过测试，我们成功实现了初始化串、求串的长度、求子串、串的连接和串的比较等基本操作，并验证了它们的正确性和效率。
2. 串的模式匹配我们对两种模式匹配算法进行了性能测试，并记录了它们的运行时间和内存占用情况。
结果表明，KMP算法相较于朴素算法，在大规模文本匹配任务中具有明显的优势。
六、实验总结通过本实验，我们深入学习了串的数据结构和基本操作，并掌握了串的模式匹配算法。
数据结构—串的模式匹配数据结构—串的模式匹配1.介绍串的模式匹配是计算机科学中的一个重要问题，用于在一个较长的字符串（称为主串）中查找一个较短的字符串（称为模式串）出现的位置。
本文档将详细介绍串的模式匹配算法及其实现。
2.算法一：暴力匹配法暴力匹配法是最简单直观的一种模式匹配算法，它通过逐个比较主串和模式串的字符进行匹配。
具体步骤如下：1.从主串的第一个字符开始，逐个比较主串和模式串的字符。
2.如果当前字符匹配成功，则比较下一个字符，直到模式串结束或出现不匹配的字符。
3.如果匹配成功，返回当前字符在主串中的位置，否则继续从主串的下一个位置开始匹配。
3.算法二：KMP匹配算法KMP匹配算法是一种改进的模式匹配算法，它通过构建一个部分匹配表来减少不必要的比较次数。
具体步骤如下：1.构建模式串的部分匹配表，即找出模式串中每个字符对应的最长公共前后缀长度。
2.从主串的第一个字符开始，逐个比较主串和模式串的字符。
3.如果当前字符匹配成功，则继续比较下一个字符。
4.如果当前字符不匹配，则根据部分匹配表的值调整模式串的位置，直到模式串移动到合适的位置。
4.算法三：Boyer-Moore匹配算法Boyer-Moore匹配算法是一种高效的模式匹配算法，它通过利用模式串中的字符出现位置和不匹配字符进行跳跃式的匹配。
具体步骤如下：1.构建一个坏字符规则表，记录模式串中每个字符出现的最后一个位置。
2.从主串的第一个字符开始，逐个比较主串和模式串的字符。
3.如果当前字符匹配成功，则继续比较下一个字符。
4.如果当前字符不匹配，则根据坏字符规则表的值调整模式串的位置，使模式串向后滑动。
5.算法四：Rabin-Karp匹配算法Rabin-Karp匹配算法是一种基于哈希算法的模式匹配算法，它通过计算主串和模式串的哈希值进行匹配。
具体步骤如下：1.计算模式串的哈希值。
2.从主串的第一个字符开始，逐个计算主串中与模式串长度相同的子串的哈希值。
一、实验目的和要求1理解串的一般线性表之间的差异。
2重点掌握在顺序串上和链串上实现串的基本运算算法。
3掌握串的简单匹配算法和KMP算法。
4灵活运用串这种数据结构解决一些综合应用问题。
二、实验环境、内容和方法实验内容：1实现顺序串的各种基本运算。
2实现链串的各种基本运算。
3实现顺序串的各种模式匹配运算。
4求一个串中出现的第一个最长重复串。
实验方法：通过上机操作完成各内容。
实验环境：实验用PC机一台，使用操作系统为Windows XP Professional，安装OFFICE 2003、VC++等软件。
三、实验过程描述实验题4.1实现顺序串各种基本运算的算法编写一个程序algo4-1.cpp，实现顺序串的各种基本运算，并在此基础上设计一个程序exp4-1.cpp 完成如下功能：1建立串谁“abcdefghefghefghijklmn”和串s1=”xyz”;2输出串s;3输出串s的长度；4在串s的第9个字符位置插入串s1而产生串s2;5输出串s2;6删除串s第2个字符开始的5个字符替换成串s1而产生串s2；7输出串s2;8将串s第2个字符开始的5个字符替换成串s1而产生串s2;s2;输出串9．10提取串s的第2个字符开始的10个字符而产生串s3;11输出串s3；12将串s1和串s2连接起来而产生串s4;13输出串s4.解：本工程Proj4_1组成结构如图4.1所示。
algo4-1.cpp文件，其中包含如下函数：StrAssign(SqString &str,char cstr[]):由串常量cstr创建串str. StrCopy(SqString &s,SqString t):将串t复制到串s.StrEqual(SqString s,SqString t):判断两个串s和t是否相同。
StrLength(SqString s):求串s的长度。
Concat(SqString s,SqString t):将串t连接到串s之后产生新串。
