串的动态存储分配

      串：由零个或者多个字符组成的有限序列。零个字符的串称为空串，和空格串【一个或多个空格诸城的串】有区别，请注意比较。在串的抽象数据类型中，有五个操作组成最小操作子集，分别是串赋值StrAssign，串比较StrCompare，求串长StrLength ，串联接Concat，求子串SubString。现以串的动态存储结构为例，将5个基本操作实现如下：

具体介绍详见注释。

/**
在串的抽象数据类型的13中操作中：串赋值StrAssign，串比较StrCompare，求串长StrLength
串连接Concat，求子串SubString构成串类型的最小操作子集

串有三种表示方法：
    定长顺序表示
    堆分配存储表示
    块链存储表示
*/

//主要介绍动态分配：对分配储存表示
//仍然以一组地址连续的存储单元来存放串值字符序列，但他们的存储空间是在程序执行的过程中动态分配的。
//C语言中有一个称之为“堆”自由存储区，并有malloc和free函数来管理
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
//------------------串的堆分配存储结构-----------------
typedef struct
{
    char *ch;  //若是非空串，则按串长分配存储区，否则ch为NULL
    int length;//串长度
} HString;

//---------------------串插入操作-----------------------
void StrInsert(HString &S,int pos,HString T)
{
    //1<=pos<=StrLength(S)+1,在串S的第pos个字符之前插入串T
    if ( pos<1 || pos>S.length+1 )
    {
        printf("插入位置有误，请确认后重新输入
");
        getchar();
        exit(1);
    }
    if (T.length)//T非空，则重新分配空间，插入T
    {
        if(!(S.ch = (char*)realloc(S.ch,(S.length+T.length)*sizeof(char))))
        {
            printf("空间重新分配有误，任意键退出！
");
            getchar();
            exit(1);
        }
        for (int i = S.length-1 ; i >= pos-1; --i)
        {
            /* 为插入T腾出位置 ,从最后一个全体向后挪动T.length个长度*/
            S.ch[i+T.length] = S.ch[i];
        }
        for (int i = 0 ; i < T.length; ++i)
        {
            /* 将T中的字符插入到S中 */
            S.ch[i+pos-1] = T.ch[i];
        }
        S.length +=T.length;
    }
}
//-------------------串的五种基本操作-------------------
void StrAssign(HString &T,char *chars)
{
    //生成一个其值等于串常量chars的串T

    if(T.ch)
    {
        /* 释放T原有空间 */
        free(T.ch);
    }
    int count = 0;//计算字符串长度；
    char *c = NULL;

    for(count = 0,c = chars; *c ; ++count,++c);//求chars的长度count
    if (!count)
    {
        /* 空串 */
        T.ch = NULL;
        T.length = 0;
    }
    else
    {
        if (!(T.ch = (char *)malloc(count * sizeof(char))))
        {
            printf("分配存储空间有误！
");
            exit(1);
        }
        for (int i = 0; i < count; ++i)
        {
            T.ch[i] = chars[i];
        }
        T.length = count;
    }

}

//---------------------------求串长度-----------------------
int StrLength(HString S)
{
    //返回S的元素个数，称为串的长度
    return S.length;
}

//--------------------------串比较函数------------------------
int StrCompare(HString S,HString T)
{
    //若S>T，则返回值大于0；若S<T,则返回值<0；若S=T，则返回值=0
    for (int i = 0; i < S.length && i < T.length; ++i)
    {
        if (S.ch[i] != T.ch[i])
        {
            return S.ch[i] - T.ch[i];
        }
    }
    return S.length - T.length;
}

//--------------------------串清除函数------------------------
void ClearString(HString &S)
{
    //将串S清除为空串
    if (S.ch)
    {
        free(S.ch);
        S.length = 0;
    }
    S.length = 0;
}

//--------------------------串联接函数------------------------
void Concat(HString &T,HString S1,HString S2)
{
    //用串T返回串S1和串S2联接给成的新串
    if (!T.ch)
    {
        free(T.ch);//释放旧空间
    }
    if (!(T.ch = (char*)malloc((S1.length+S2.length)*sizeof(char))))
    {
        printf("分配存储空间有误！
");
        exit(1);
    }
    //将两个串联接起来
    for (int i = 0; i < S1.length; ++i)
    {
        T.ch[i] = S1.ch[i];
    }
    T.length = S1.length + S2.length;
    for (int i = 0; i < S2.length; ++i)
    {
        T.ch[i+S1.length] = S2.ch[i];
    }
}

//----------------------------求子串函数----------------------------
void SubString(HString &Sub,HString S,int pos,int len)
{
    //用Sub返回串S的第pos个字符起长度为len的子串
    //其中，1<=pos<=StrLength(S)且  0<=len<=StrLength(S)-pos+1
    if (pos<1 || pos>S.length || len<0 || len>S.length-pos+1)
    {
        printf("输入的求子串位置有误，请确认后重新输入！
");
    }
    if (Sub.ch)
    {
        free(Sub.ch); //释放旧空间
    }
    if(!len)
    {
        //空子串
        Sub.ch = NULL;
        Sub.length = 0;

    }
    else
    {
        Sub.ch = (char*)malloc(len * sizeof(char));
        for (int i = 0; i < len; ++i)
        {
            Sub.ch[i] = S.ch[pos+i-1];
        }
        Sub.length = len;

    }
}
//--------------------------输出串内容---------------------------
void PrintStr(HString S)
{
    if(S.ch)
    {
        for(int i=0; i<S.length; ++i)
        {
            printf("%c",S.ch[i]);
        }
        printf("
");
    }
    else
    {
        printf("该串是空串！
");
    }
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char *c1 = "Hello,this is a test for String";
    char *c2 = "I'm string2";
    HString s1,s2,s3;
    //先将s1,s2,s3置为空串
    s1.ch = NULL;
    s1.length = 0;
    s2.ch = NULL;
    s2.length = 0;
    s3.ch = NULL;
    s3.length = 0;
    //测试串赋值
    StrAssign(s1,c1);
    StrAssign(s2,c2);
    printf("两个串赋值之后：
");
    PrintStr(s1);
    PrintStr(s2);
    //测试串比较
    printf("%d
",StrCompare(s1,s2));
    //测试串连接
    Concat(s3,s1,s2);
    PrintStr(s3);
    //测试求子串
    SubString(s3,s1,1,5);
    printf("子串：");
    PrintStr(s3);
    //测试清空串
    ClearString(s3);
    printf("清空该串后，输出结果为：");
    PrintStr(s3);//无输出结果(串的内容为空)，串长度为0
    return 0;
}