2023年数据结构串的实验报告.pdf

一火化车工如学院HUBEI UN I VERS I TY O F AUTOMOT I VE TECHNO L 0 G Y数据结构程序设计实验报告0 3实训题目：串的构造与应用（自行编写）专 业:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 软件工程班 级:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 软件 161姓 名：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 王 洋_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _学 号：完毕日期:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2023年 11月 5 日2023年 1 1 月实验前提目录错 误！未定义书签。一、1.实验序言错 误！未定义书签。、2.实验目的。错 误！未定义书签。一、3.实验背景 错 误！未定义书签。一、4.。实验方式错 误！未定义书签。程序原理错 误！未定义书签。二、1.，设 计 思 绪。错 误！未定义书签。二、2.实验原理错 误！未定义书签。程序设计错 误！未定义书签。三、1 .重要功能错 误！未定义书签。三、2.程 序 界 面。错 误！未定义书签。四功 能 实 现。错 误！未 定 义 书 签。五四、1 .串的初始化。错 误！未 定 义 书 签。四、2.o串的插入和删除错 误！未 定 义 书 签。四、3.串的修改及提取子串。错 误！未定义书签。四、程 序 调 试。错 误！未 定 义 书 签。四、5.错 误！未定义书签。四、6.要 点 函 数 功 能 源 码。错 误！未 定 义 书 签。程序总结错 误！未定义书签。程序细节五、1.程 序 收 获 清 单。错 误！未定义书签。五、2.程序局限性改善六错 误！未定义书签。实验总结，错 误！未 定 义 书 签。一实验前提一、1.实验序言每一次实验都是一种历练和进步，至少在每次进行序言的时候，都会去总结和想办法改善程序。即使能力有限，我也切身感受到了进步,以及进步后对程序的稍微深度地思考。而这次对于串的实验，显然让我感受到了，这样的思考非常欠缺，我所需要完毕的尚有很多，特别是随着功能的完善，和进一步的编程，会发现其中有更多的地方需要我去改善，特别是功能越多越进一步，这种感觉就越明显一、2.实验目的串的基本操作的编程实现（2学时，验证型），掌握串的建立、遍历、插入、删除等基本操作的编程实现，也可以进一步编程实现查找、合并、剪裁等操作，存储结构可以在顺序结构或链接结构、索引结构中任选，也可以所有实现。也鼓励学生运用基本操作进行一些应用的程序设计。一、3.实验背景在较纯熟的掌握关于对象的编程方法后，这次我就改用了 C+进行编写，并且难度要比我预期的要低，效果反而更好了。同时,串基于字符数组实现要容易得多,并且对于一维数组的具体操作，已经相对较为纯熟，并且也提供了很多关于字符串的相关函数，所认为了提高编程水平，这次对于串的操作渚B不依赖系统函数和字符串函数,相反，进一步初始化，插入，删除，遍历等功能的本质，对字符串的底层进行编程实现。同时也可以使用以前掌握的表格打印方法，让字符串的位置一目了然，同时也方便了字符串的删除和插入等操作。一、4.实验方式本次实验的插入和删除函数的对于长度的判断，我在自行编写的时候出现了错误，所以参阅了课本后对其进行了修改，再者就是如何定一个一个字符串类，其他的所有函数和表格打印输出,界面等都自行编写，并且较以往,有了明显的突破,此外，这次上机是运用类进行的对字符串的编写，以后也会多尝试使用C+进行编写。二程序原理二、1.设计思绪本次实验与以往有很多不同，一方面就是在可以移植的界面和函数外，其他的 都 改 用C+进行编程，并用类实现了字符串。另一方面,就是在编程过程中,随着功能和函数实现的进一步，我发现了越来越多的问题，并对其进行了改正，而在改正过程中进行进一步思考，又发现了更多的问题，这些问题本领不是程序的问题，也不是函数错误，而是功能上的缺陷和隐患。与以往的写完就没其他重大问题不同，这次的编写的确可以发现很多之前没有也无法注意到的问题，所以一直尽自己的努力在改善。以下是本次两个程序的设计图。基于类进行功能实现拷贝框架和界面改用C+实现修改调试多次优化输出打印图1 一 程序设计流程图二、2.实验原理串的基本功能实现依旧是基于字符数组，且对串的操作也是对数组的操作,而对数组基本的操作，一方面就需要对数组进行初始化。而串的插入和删除等操作，由于用户的不可预见性，所以操作的长度需要提前进行解决,插入多少位置就需要把插入位置的右端所有的数据进行移动，而删除指定两端位置的字符串，与插入实现方法无异，这都会导致大量的移动，因此内部解决操作工程量巨大，并且效率不高，即使链表可以轻松解决这个问题，但对于串的特殊性，它在这里的作用反而是它最大的弊病，因此相比之下，数组在一定限度上反而要比链表容易设计和操作。修改功能则需要考虑的更多，一般分为三种情况：1.只修改一个字符，直接找到位置进行修改；图 2 一修改字符数短于指定位置长度的操作示意图3.修改字符数长于指定位置长度，需要修改替换指定长度，然后移动指定右端位置的后面的数据，腾出剩下需要修改的字符空间,最后进行写入即可。具体的操作示意图如下图3。(4)写入剩余修改字符图3 一 修改字符数长于指定位置长度的操作示意图总体来看,数据的移动量太大，效率不高，但是可以保证操作的逻辑性和对的性，在编程实现方面也简朴了许多。三程序设计三、1.重要功能串可以实现的功能很多,但是作为一个设计者，有时候可以优化一些方案，把功能结合起来,用一个部分实现一些功能，比如我把数据的打印显示做的人性化,在某些方面来说，简化了数据求长，子串的搜索，当然，这些考虑，只是基于较短的数据输入条件，并不可取。一般的功能即新串插入、旧串删除、当前串遍历、当前串求长度、求指定位置子串。但是将遍历和求数据长度单独提取出来作为一个功能觉得不合适，于是,程序整体是在每次操作前后，都进行一次遍历，在使用功能前后都可以让用户清楚地读取当前串情况。(1)初始化串内容，并自动获得串长(2)串插入、删除、修改(3)获得子串(4)串长度以及遍历三、2.程序界面串的实现界面沿袭了之前的实验界面，并且将用户输入，和计算机提醒都锁定在了两行之内，保证表格的对的打印。输入输出方格下面是数据和数据表格显示的区域，具体如下图。软件161-19-王洋-申的储存操作1.初始化字符串2.插入新字符串3.删除指定字符4.修改指定字符5.遍历此字符串6.显示串长7.提取子串8.修改表格9.退出系统请输入功能:图4 一串的简朴操作程序界面图四功能实现四、1.串的初始化串的实现改用类进行实现，所以在构造函数内只对串就行动态内存获取,以及长度归零。同时为了能多次进行初始化,在每次拟定长度以前,对长度进行归零操作。串内容的获取，采 用g e t char函数进行缓存区读取，保存回车，和空 格 在 读 取 到 字 符 时，结束循环。这个地方我当时有一个疑问就是,我在动态内存分派的时候，故意使用1长度，发现仍然可以进行任意长度的输入，并且操作去除长度判断，其他的函数都是可以运营的。这让我非常疑惑，疑惑在动态内存分派到底起到作用没有?之后和吴贝贝同学讨论发现,循环获取字符的操作中，我直接对内存进行了访问和操作，所以动态内存申请就显得没有作用了，并且也没有必要。但是仔细想后有发现，目前我们对操作系统如何分派内存的机制不是很了解,假如当我们在进行循环访问和操作内存的时候，一连串的内存的某个地方出现了其他程序使用的区域,那么循环到下一个正在使用的区域,就会打破此外一个程序的内存访问区，也许会导致其他程序的崩溃，但是后来查询资料发现，内存的分派，系统都会自动对的地选取一系列连续的可用内存给程序使用，所以不必要考虑到会破坏其他程序的内存区域。但是这只是小部分的获取字符串内容,假如碰到大量的字符需要输入，就必须要考虑到这个问题，毕竟对一个连续的内存区域进行操作，难免会出现错误这些问题，不仅让我进一步体会到编程中我们没有考虑过的问题，也让我意识到，我们思考的主线不够，此后的实验中，以后的编程里，还需要考虑更多更多，以下是初始化函数代码。v o i d s t r i n g：:s t r C r e a t e()(。i n t i=0;l e n g th=0;/可多次进行输入3 g e t c h a r ();/吃掉选择功能的回车。w h i l e (s t r i =g e t c h a r ()!=|s t r i +1 =N U L L)/不是继续获得字符。由于对内存进行操作需要保证下一个内存空。i+；当 然 s t r i +1 =N U L L 这个我不能保证真正能用上或是自身就是个错误 1 e n g t h =i ;)四、2.串的插入和删除插入插入部分,获得插入位置，同时输入插入内容，通过插入的内容判断长度，并把这些参数传入设立好的成员函数，并给对象发消息，进行插入操作。本质上也就是通过插入内容的长度来进行原串的移动,然后进行数据写入。当然,由于我设立了可以保存空格和回车，特别是回车，并且将其遍历内容打印到表格中，在某些情况下会犯错。比如假如字符串内有了回车，我的打印内容会在表格内也会换行，这样观测字符串长度就会犯错(在表格上看)由于表格上的空位置，在串内是不存在的，如下图，这样就对复杂的插入操作，就需要更复杂的输出打印方式，所以程序需要考虑，可以进步的地方的确很多。请输入需要插入的位置：14123456789 10123451ABC11图5-输入需要插入的位置未初始化或输入的位置有误!请按任意键继续.图6由于长度问题和表格会提醒错误（2）删除删除功能同样是数据的移动，用户输入需要删除的左右位置，就可以通过字符的移动来实现。和插入功能有着相同的问题，就是带有回车的部分不好解决，重要是由于我加入了表格打印，这个打印限制了我不少发挥的地方,但是它的确又好用，所以目前的我不能两全其美，也需要反省和进一步学习。对于普通的删除操作基本没有多大问题,如下图演示。图7一 输入所需要删除的位置请输入功能:2 3 4 5 6 7 8 9 1 0图8一成功删除指定位置内容四、3.串的修改及提取子串删除，如实验原理所述，这里不再具体阐述，重要存在一些仍由于打印表格出现的问题，就是修改带回车内容的字符串，修改后打印出来的内容会不好解决,不带回车的是没有问题的，由于变化性太大，所以不好把控，如下图，我在当前串内对4 和 5 直接的位置进行修改，回车确认后如下显示。请 输 入 串，以回车结束!2323456789 10图9一修改错误范例请输入功能:23456789 10图1 0 一 回车后显示错乱(2)获得子串，原理与删除相同，函数内得到位置之后返回一个新的数组指针,然后对其输出显示即可，同时尚有显示长度，当然由于回车和空格的存在,并且回车符号虽然可以用其他的符号显示出来，代替看不见的回车或者空格，但是这样的替代系统不认可，显示不出来，所以也移除了这个功能，导致假如串内有回车或者字符，字符长度和肉眼看到的不同样。四、4.程序调试程序功能实现后，进行了大量的改善具体如下。(1)该用表格打印，方便观看。(2)加入初始化含回车,重新考虑输出打印。(3)加入获得子串功能。(4)在输出打印的部分，调试了很久，为了保证每一行被输满，并且要考虑到回车的效果，改善了很多，同时也加入了可以修改表格的长和宽的效果。四、5.程序细节(1)运用类实现串的操作。(2)使用了制表符制作表格,让输入打印更美观。运用光标定位,让用户输入和输出提醒被锁定在一个区域内，不仅方便观看和操作，也保证了表格的安全和完整。(4)加入回车和空格输入，让输入变得灵活。(5)将一些语句很短的判断性质的函数融合在一起，并使用了重载。四、6.要点函数功能源码打印输出串(遍历)源码。v o i d stri n g:strTravers e()i n t i,j;i n t i tem;增长中间变量，防止i 被修改f o r(i =0,j =0,i tem =0;i l en g t h -1；i+,i tem+)最后一个字符单独判断(di f (i !=0&i%co l um n =0|s tr i =n )需要分情况d 63i f (st r i 二 二 )。(。i+；直接换行，跳过回车字符i tem =0;当碰到回车,需要返回左边进行打印。j+；i t e m=0；当碰到整行，需要返回左边进行打印。)。Sc t Po s(3 +3 *i tem,1 6 +j *2)；。s td：:co u t stri;)。0 i f (s trl en g th-l 二 二 一)/假如最后一行只有结束符 那么不让它显示s。std:c o u t s t d:：en dl;。el s e/假如不是就把它打印出来SetPo s(3 +3*i tem,1 6 +j *2);s std:co u t s tr i ;0 std:co u t s td:e n d 1；。Set Po s(l,1 1);五 程序总结五、1.程序收获清单(1)改用类进行编写，效果和收益都不错。(2)进一步功能，考虑的多了，会发现更多的进步空间，会重要更多的程序细节，特别是在打印输出部分,我至少改善了六次(如要点功能代码)。(3)精简功能函数，避免在函数中出现输入输出。(4)函数多使用了返回值，增长可用性,精简了函数的外部。五、2.程序局限性改善(1)类的使用需要更加纯熟。(2)表格的使用仍然是一个弊端，需要考虑其他的美观界面。(3)程序实现功能较少,增长功能由于打印表格而维护起来很麻烦，以后想办法学习更好的输入表格形式。(4 )由于加入了表格,打印起来非常复杂并且容易犯错，重要因素是计算方法的问题。并且由于功能的增长，会越来越麻烦，并且增长犯错概率(不是指程序自身犯错,而是打印的时候会犯错)。(4)获得老师指导，点出我的函数内出现了常量，函数内仍然使用了常量,不方便修护，以后会多注意。六实验总结实验用类很好的实现了很多功能，并且减少犯错率，增长编写效率。但由于没有好的输出方式，让基于这些功能的输出打印，表现的非常脆弱，并且难以修复,当然这不影响本次实验的重要内容，只是我自己在扩展程序中发现的问题。同时随着问题的进一步，会暴漏更多的问题。同样这也是一次次的成长。最后与吴贝贝同学讨论了对内存的操作的利弊,并帮我解决了其中的部分疑惑，也感谢马老师给予程序中的一些建议。