程序员编程艺术：第四章、现场编写类似strstr/strcpy/strpbrk的函数

作者：July。
    说明： 如果在博客中代码使用了\n，csdn blog系统将会自动回给我变成/n。据后续验证，可能是原来旧blog版本的bug，新版已不存在此问题。至于，本文代码，日后统一修正。July、2012.05.02。  
    微博：http://weibo.com/julyweibo  。
    出处：http://blog.csdn.net/v_JULY_v 。
    wiki：http://tctop.wikispaces.com/。
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前奏

    有网友向我反应，之前三章（http://t.cn/hgVPmH）的面试题目，是否有点太难了。诚如他所说，绝大部分公司的面试题不会像微软等公司的面试题目出的那么变态，或复杂。

    面试考察的是你对基础知识的掌握程度，及编程能力是否过硬的一种检测，所以，扎实基础知识，提高编程能力，比去看什么所谓的面经，或去背面试题目的答案强多了。

    很多中、小型公司自己的创造能力，包括人力，物力资源都有限，所以，他们的面试题目除了copy一些大公司的题库之外（当然，考察你对基础知识的掌握情况，是肯定不会放过的），还有一个途径就是让你在限定时间内（如十分钟），当场实现一些类似strcpy/strcat/strpbrk等库函数，这个主要看你对细节的把握，以及编程能力是否之扎实了。

    同时，本章里出现的代码（除了第4节的c标准库部分源码）都是个人限定在短时间内（正好，突出现场感）编写的，很多问题，难免有所考虑不周。所以，如果你发现本章任何一段代码有任何问题，恳请不吝指正。

第一节、字符串查找
1.1题目描述：
给定一个字符串A，要求在A中查找一个子串B。
如A="ABCDF"，要你在A中查找子串B=“CD”。

分析：比较简单，相当于实现strstr库函数，主体代码如下：

//在字符串中查找指定字符串的第一次出现，不能找到则返回-1
int strstr(char *string, char *substring)
{
    if (string == NULL || substring == NULL)
        return -1;

    int lenstr = strlen(string);
    int lensub = strlen(substring);

    if (lenstr < lensub)
        return -1;

    int len = lenstr - lensub;
    for (int i = 0; i <= len; i++)   //复杂度为O(m*n)
    {
        for (int j = 0; j < lensub; j++)
        {
            if (string[i+j] != substring[j])
                break;
        }
        if (j == lensub)
            return i + 1;
    }
    return -1;
}

    读者反馈@xiaohui5319：楼主啊，对于你那个strstr的函数，我觉得有点小问题。我查了一下C标准库的源码，它给的声明是这样的，两个参数都有const。

char *

STRSTR (const char *haystack_start, const char *needle_start)

    而且标准库中没有调用strlen函数，因为假如你是标准库的设计者，strlen()函数还没设计出来，你怎么去计算两个字符串的长度？是不是只能通过指针移动来实现，我觉得这些都是微软要考察的地方。

    此外：还有int lenstr=strlen(string);这是不安全的？
    strlen函数的返回类型是size_t型，也就是无符号整型，假如我的数组长度很长（假如是用堆分配的，可以很大很大），长过2的31次方减1的话，会发生一处，你这lenstr就会变成负值了
    用size_t类型最保险。

    以后，本编程艺术系列中有任何问题，暂未来得及及时修正，请读者多加思考，多加辨明。

    上述程序已经实现了在字符串中查找第一个子串的功能，时间复杂度为O（n*m），也可以用KMP算法，复杂度为O(m+n)。为人打通思路，提高他人创造力，我想，这是狂想曲与其它的面试解答所不同的地方，也是我们写狂想曲系列文章的意义与价值之所在。

1.2、题目描述

在一个字符串中找到第一个只出现一次的字符。如输入abaccdeff，则输出b。 

代码则可以如下编写：

//查找第一个只出现一次的字符，
//copyright@ yansha
//July、updated，2011.04.24.
char FirstNotRepeatChar(char* pString)
{
    if(!pString)
        return '/0';

    const int tableSize = 256;
    //有点要提醒各位注意，一般常数的空间消耗，如这里的256，我们也认为此空间复杂度为O（1）。
    int hashTable[tableSize] = {0}; //存入数组，并初始化为0

    char* pHashKey = pString;
    while(*(pHashKey) != '/0')
        hashTable[*(pHashKey++)]++;

    while(*pString != '/0')
    {
        if(hashTable[*pString] == 1)
            return *pString;

        pString++;
    }
    return '/0';  //没有找到满足条件的字符，退出
}

代码二，bitmap：

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

const int N = 26;
int bit_map[N];

void findNoRepeat(char *src)
{
    int pos;
    char *str = src;
    int i ,len = strlen(src);

    //统计
    for(i = 0 ; i < len ;i ++)
        bit_map[str[i]-'a'] ++;

    //从字符串开始遍历 其bit_map==1 那么就是结果
    for(i = 0 ; i < len ; i ++)
    {
        if(bit_map[str[i]-'a'] == 1)
        {
            printf("%c",str[i]);
            return ;
        }
    }
}

int main()
{
    char *src = "abaccdeff";
    findNoRepeat(src);
    printf("/n");
    return 0;
}

  

第二节、字符串拷贝
题目描述：
要求实现库函数strcpy，
原型声明：extern char *strcpy(char *dest,char *src); 
功能：把src所指由NULL结束的字符串复制到dest所指的数组中。 　
说明：src和dest所指内存区域不可以重叠且dest必须有足够的空间来容纳src的字符串。 　
返回指向dest的指针。

    分析：如果编写一个标准strcpy函数的总分值为10，下面给出几个不同得分的答案：

//得2分
void strcpy( char *strDest, char *strSrc )
{
    while( (*strDest++ = * strSrc++) != '/0' );
}

//得4分
void strcpy( char *strDest, const char *strSrc )
{
    //将源字符串加const，表明其为输入参数，加2分
    while( (*strDest++ = * strSrc++) != '/0' );
}

//得7分
void strcpy(char *strDest, const char *strSrc)
{
    //对源地址和目的地址加非0断言，加3分
    assert( (strDest != NULL) && (strSrc != NULL) );
    while( (*strDest++ = * strSrc++) != '/0' );
}

//得9分
//为了实现链式操作，将目的地址返回，加2分！
char * strcpy( char *strDest, const char *strSrc )
{
    assert( (strDest != NULL) && (strSrc != NULL) );
    char *address = strDest;
    while( (*strDest++ = * strSrc++) != '/0' );
    return address;
}

//得10分，基本上所有的情况，都考虑到了
//如果有考虑到源目所指区域有重叠的情况，加1分！
char * strcpy( char *strDest, const char *strSrc )
{
    if(strDest == strSrc) { return strDest; }
    assert( (strDest != NULL) && (strSrc != NULL) );
    char *address = strDest;
    while( (*strDest++ = * strSrc++) != '/0' );
    return address;
}

第三节、小部分库函数的实现
    考察此类编写同库函数一样功能的函数经常见于大大小小的IT公司的面试题目中，以下是常见的字符串库函数的实现，希望，对你有所帮助，有任何问题，欢迎不吝指正：

//@yansha:字串末尾要加结束符'/0'，不然输出错位结果
char *strncpy(char *strDes, const char *strSrc, unsigned int count)
{
    assert(strDes != NULL && strSrc != NULL);
    char *address = strDes;
    while (count-- && *strSrc != '/0')
        *strDes++ = *strSrc++;
    *strDes = '/0';
    return address;
}

//查找字符串s中首次出现字符c的位置
char *strchr(const char *str, int c)
{
    assert(str != NULL);
    for (; *str != (char)c; ++ str)
        if (*str == '/0')
            return NULL;
        return str;
}

int strcmp(const char *s, const char *t)
{
    assert(s != NULL && t != NULL);
    while (*s && *t && *s == *t)
    {
        ++ s;
        ++ t;
    }
    return (*s - *t);
}

char *strcat(char *strDes, const char *strSrc)
{
    assert((strDes != NULL) && (strSrc != NULL));
    char *address = strDes;
    while (*strDes != '/0')
        ++ strDes;
    while ((*strDes ++ = *strSrc ++) != '/0')
        NULL;
    return address;
}

int strlen(const char *str)
{
    assert(str != NULL);
    int len = 0;
    while (*str ++ != '/0')
        ++ len;
    return len;
}

//此函数，梦修改如下
char *strdup_(char *strSrc)
//将字符串拷贝到新的位置
{
    if(strSrc!=NULL)
    {
        char *start=strSrc;
        int len=0;
        while(*strSrc++!='/0')
            len++;

        char *address=(char *)malloc(len+1);
        assert(address != NULL);

        while((*address++=*start++)!='/0');
        return address-(len+1);
    }
    return NULL;
}

//多谢laoyi19861011指正
char *strstr(const char *strSrc, const char *str)
{
    assert(strSrc != NULL && str != NULL);
    const char *s = strSrc;
    const char *t = str;
    for (; *strSrc != '/0'; ++ strSrc)
    {
        for (s = strSrc, t = str; *t != '/0' && *s == *t; ++s, ++t)
            NULL;
        if (*t == '/0')
            return (char *) strSrc;
    }
    return NULL;
}

char *strncat(char *strDes, const char *strSrc, unsigned int count)
{
    assert((strDes != NULL) && (strSrc != NULL));
    char *address = strDes;
    while (*strDes != '/0')
        ++ strDes;
    while (count -- && *strSrc != '/0' )
        *strDes ++ = *strSrc ++;
    *strDes = '/0';
    return address;
}

int strncmp(const char *s, const char *t, unsigned int count)
{
    assert((s != NULL) && (t != NULL));
    while (*s && *t && *s == *t && count --)
    {
        ++ s;
        ++ t;
    }
    return (*s - *t);
}

char *strpbrk(const char *strSrc, const char *str)
{
    assert((strSrc != NULL) && (str != NULL));
    const char *s;
    while (*strSrc != '/0')
    {
        s = str;
        while (*s != '/0')
        {
            if (*strSrc == *s)
                return (char *) strSrc;
            ++ s;
        }
        ++ strSrc;
    }
    return NULL;
}

int strcspn(const char *strSrc, const char *str)
{
    assert((strSrc != NULL) && (str != NULL));
    const char *s;
    const char *t = strSrc;
    while (*t != '/0')
    {
        s = str;
        while (*s != '/0')
        {
            if (*t == *s)
                return t - strSrc;
            ++ s;
        }
        ++ t;
    }
    return 0;
}

int strspn(const char *strSrc, const char *str)
{
    assert((strSrc != NULL) && (str != NULL));
    const char *s;
    const char *t = strSrc;
    while (*t != '/0')
    {
        s = str;
        while (*s != '/0')
        {
            if (*t == *s)
                break;
            ++ s;
        }
        if (*s == '/0')
            return t - strSrc;
        ++ t;
    }
    return 0;
}

char *strrchr(const char *str, int c)
{
    assert(str != NULL);
    const char *s = str;
    while (*s != '/0')
        ++ s;
    for (-- s; *s != (char) c; -- s)
        if (s == str)
            return NULL;
        return (char *) s;
}

char* strrev(char *str)
{
    assert(str != NULL);
    char *s = str, *t = str, c;
    while (*t != '/0')
        ++ t;
    for (-- t; s < t; ++ s, -- t)
    {
        c = *s;
        *s = *t;
        *t = c;
    }
    return str;
}

char *strnset(char *str, int c, unsigned int count)
{
    assert(str != NULL);
    char *s = str;
    for (; *s != '/0' && s - str < count; ++ s)
        *s = (char) c;
    return str;
}

char *strset(char *str, int c)
{
    assert(str != NULL);
    char *s = str;
    for (; *s != '/0'; ++ s)
        *s = (char) c;
    return str;
}

//@heyaming
//对原 strtok 的修改，根据MSDN,strToken可以为NULL.实际上第一次call strtok给定一字串，
//再call strtok时可以输入NULL代表要接着处理给定字串。
//所以需要用一 static 保存没有处理完的字串。同时也需要处理多个分隔符在一起的情况。
char *strtok(char *strToken, const char *str)
{
    assert(str != NULL);
    static char *last;

    if (strToken == NULL && (strToken = last) == NULL)
        return (NULL);

    char *s = strToken;
    const char *t = str;
    while (*s != '/0')
    {
        t = str;
        while (*t != '/0')
        {
            if (*s == *t)
            {
                last = s + 1;
                if (s - strToken == 0) {
                    strToken = last;
                    break;
                }
                *(strToken + (s - strToken)) = '/0';
                return strToken;
            }
            ++ t;
        }
        ++ s;
    }
    return NULL;
}

char *strupr(char *str)
{
    assert(str != NULL);
    char *s = str;
    while (*s != '/0')
    {
        if (*s >= 'a' && *s <= 'z')
            *s -= 0x20;
        s ++;
    }
    return str;
}

char *strlwr(char *str)
{
    assert(str != NULL);
    char *s = str;
    while (*s != '/0')
    {
        if (*s >= 'A' && *s <= 'Z')
            *s += 0x20;
        s ++;
    }
    return str;
}

void *memcpy(void *dest, const void *src, unsigned int count)
{
    assert((dest != NULL) && (src != NULL));
    void *address = dest;
    while (count --)
    {
        *(char *) dest = *(char *) src;
        dest = (char *) dest + 1;
        src = (char *) src + 1;
    }
    return address;
}

void *memccpy(void *dest, const void *src, int c, unsigned int count)
{
    assert((dest != NULL) && (src != NULL));
    while (count --)
    {
        *(char *) dest = *(char *) src;
        if (* (char *) src == (char) c)
            return ((char *)dest + 1);
        dest = (char *) dest + 1;
        src = (char *) src + 1;
    }
    return NULL;
}

void *memchr(const void *buf, int c, unsigned int count)
{
    assert(buf != NULL);
    while (count --)
    {
        if (*(char *) buf == c)
            return (void *) buf;
        buf = (char *) buf + 1;
    }
    return NULL;
}

int memcmp(const void *s, const void *t, unsigned int count)
{
    assert((s != NULL) && (t != NULL));
    while (*(char *) s && *(char *) t && *(char *) s == *(char *) t && count --)
    {
        s = (char *) s + 1;
        t = (char *) t + 1;
    }
    return (*(char *) s - *(char *) t);
}

//@big：
//要处理src和dest有重叠的情况，不是从尾巴开始移动就没问题了。
//一种情况是dest小于src有重叠，这个时候要从头开始移动，
//另一种是dest大于src有重叠，这个时候要从尾开始移动。
void *memmove(void *dest, const void *src, unsigned int count)
{
    assert(dest != NULL && src != NULL);
    char* pdest = (char*) dest;
    char* psrc = (char*) src;

    //pdest在psrc后面，且两者距离小于count时，从尾部开始移动. 其他情况从头部开始移动
    if (pdest > psrc && pdest - psrc < count)
    {
        while (count--)
        {
            *(pdest + count) = *(psrc + count);
        }
    } else
    {
        while (count--)
        {
            *pdest++ = *psrc++;
        }
    }
    return dest;
}

void *memset(void *str, int c, unsigned int count)
{
    assert(str != NULL);
    void *s = str;
    while (count --)
    {
        *(char *) s = (char) c;
        s = (char *) s + 1;
    }
    return str;
}

          
  测试：以上所有的函数，都待进一步测试，有任何问题，欢迎任何人随时不吝指出。

第四节、c标准库部分源代码

    为了给各位一个可靠的参考，以下，我摘取一些c标准框里的源代码，以飨各位：

char * __cdecl strcat (char * dst,const char * src)
{
    char * cp = dst;

    while( *cp )
        cp++;                   /* find end of dst */

    while( *cp++ = *src++ ) ;       /* Copy src to end of dst */

    return( dst );                  /* return dst */

}

int __cdecl strcmp (const char * src,const char * dst)
{
    int ret = 0 ;

    while( ! (ret = *(unsigned char *)src - *(unsigned char *)dst) && *dst)
        ++src, ++dst;

    if ( ret < 0 )
        ret = -1 ;
    else if ( ret > 0 )
        ret = 1 ;

    return( ret );
}

size_t __cdecl strlen (const char * str)
{
    const char *eos = str;

    while( *eos++ ) ;

    return( (int)(eos - str - 1) );
}

char * __cdecl strncat (char * front,const char * back,size_t count)
{
    char *start = front;

    while (*front++)
        ;
    front--;

    while (count--)
        if (!(*front++ = *back++))
            return(start);

        *front = '/0';
        return(start);
}

int __cdecl strncmp (const char * first,const char * last,size_t count)
{
    if (!count)
        return(0);

    while (--count && *first && *first == *last)
    {
        first++;
        last++;
    }

    return( *(unsigned char *)first - *(unsigned char *)last );
}

/* Copy SRC to DEST.  */
char *
strcpy (dest, src)
char *dest;
const char *src;
{
    reg_char c;
    char *__unbounded s = (char *__unbounded) CHECK_BOUNDS_LOW (src);
    const ptrdiff_t off = CHECK_BOUNDS_LOW (dest) - s - 1;
    size_t n;

    do
    {
        c = *s++;
        s[off] = c;
    }
    while (c != '/0');

    n = s - src;
    (void) CHECK_BOUNDS_HIGH (src + n);
    (void) CHECK_BOUNDS_HIGH (dest + n);

    return dest;
}

char * __cdecl strncpy (char * dest,const char * source,size_t count)
{
    char *start = dest;

    while (count && (*dest++ = *source++))    /* copy string */
        count--;

    if (count)                              /* pad out with zeroes */
        while (--count)
            *dest++ = '/0';

        return(start);
}

有关狂想曲的修订

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