C语言之字符串搜索以及替换

字符串搜索以及替换

刚开始摸爬打滚的登上了求职的路上，经历了无数的面试以及笔试。至今还没有着落。经验已经积累了一些，今天在这里写详细分析一下我在笔试当中遇到的一个高频考题。没错，就是本章的题目，字符串的搜索以及替换。

题目介绍

目前参过4个不同公司企业的笔试了。其中这一题居然连续出现了两次。这一题比较考基础以及程序员的思维。看似简单但暗藏的玄机，如果不在考试之前做好充分的准备，那么在半个小时或一个小时以内把代码解出来，还是有相当的难度的。

其中有一家公司的考题我保留了下来，这道题是这样描述的：

A，B，C是3个字符串。把A中包含的所有B都替换为C，如果替换以后还有B就继续替换，直到A不包含B为止。

1. 请编写程序实现以上功能。不允许使用系统提供的字符串比较，查找和替换函数。
2. 以上程序是佛总是能正常输出结果？如果不是，列出哪些情况无法正常输出结果。尽可能详细和全面。

main函数里的内容分析

本题有三个字符串，由于字符串的大小以及内容并不是本题考点关键，所以我们一开始就可以很轻松的定义和赋值给这三个字符串。假如，
A[1000]=“abcdefghijklmn”;
B[100]=“cdef”;
C[100]=“zz”;
创建完之后，我们直接调用一个自己编写的函数，"“replace”,来完成题目的要求以及输出结果即可。

以上主要是main函数里的代码的解释。

具体代码如下：

int main(){
    char A[1000], B[100], C[100];
    printf("input A:");
    fgets(A,1000,stdin);
    printf("input B:");
    fgets(B,100,stdin);
    printf("input C:");
    fgets(C,100,stdin);
    printf("output A:");
    printf("%s",replace(A,B,C));
    return 0;
}

Replace函数详解

首先Replace函数是一个指针函数，这里需要重复指针函数的定义就是它是一个返回指针的函数，所以它的定义是这样的：

```c
char *replace(char *A, const char *B, const char *C)；

这里之所以会把replace定义成一个指针函数，主要是为了方便上文中在main函数里的输出可以直接调用replace函数。这个函数里的参数分别为三个指针，就是这三个数组首位字母的地址。而其中B和C的类型为const目的主要是防止B和C的内容被修改。而A的内容是必须要被替换掉的，所以它的类型不可以是const。

字符串的扫描

A 是需要被修改的字符串，我们需要对这个字符串进行扫描，找出其中与B一样的部分，然后把这一个部分给替换成C。为了更好的理解，图一显示了整个代码的大概步骤。

第一步扫描就是把字符串从头到为都观察一遍。至于观察到什么时候为止呢？正常来说直接在for循环里面i++一直执行到i小于strlen（A）【A的大小】就可以了。不过在这道题里面，这样做会有一个问题。
观察一下上图，第四步里由于B和C的尺寸不一样，当C替代B之后，A的尺寸也发生了改变。所以A在这个函数里面尺寸是一直在变化的，所以这个办法不行。
通常会用的是第二个方法，当读到结束字符时停止。结束字符可以从上图看出来就是‘\0’。这个属于字符串的基础，暂时先不多加解释。

所以目前为止，我们的代码是：

```c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

char *replace(char *A, const char *B, const char *C){
    int i;
    for(i=0;*(A+i)!='\0';i++){
    ...
    ...
    ...
    }
    return A;
}

int main(){
    char A[1000], B[100], C[100];
    printf("input A:");
    fgets(A,1000,stdin);
    printf("input B:");
    fgets(B,100,stdin);
    printf("input C:");
    fgets(C,100,stdin);
    printf("output A:");
    printf("%s",replace(A,B,C));
    return 0;
}

字符串的搜索

字符串的搜索主要是找出A里面的B部分。刚才已经提到过以上扫描的概念了，而搜索又恰恰发生在扫描之下。大致思想就是，扫描A时，当扫到一个字符与字符串B第一个字符一样时，就会开始检测这个字之后的字符是否跟字符串B其余字符一致。一直检测到不一致为止。此过程中会有一个计数器。若计数器与字符串B的长度一直【count=strlen（B）-1】，则表示搜索成功。过程大致如下图：

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

char *replace(char *A, const char *B, const char *C){
    int i;
    for(i=0;*(A+i)!='\0';i++){//扫描
    	int count;
        for(count=0;*(A+i+count)==*(B+count);count++){};//检测
    	if(count==strlen(B)-1){ //搜索成功
    	
    	}
    }
    return A;
}

int main(){
    char A[1000], B[100], C[100];
    printf("input A:");
    fgets(A,1000,stdin);
    printf("input B:");
    fgets(B,100,stdin);
    printf("input C:");
    fgets(C,100,stdin);
    printf("output A:");
    printf("%s",replace(A,B,C));
    return 0;
}

字符串的备份

当发现A部分里的B后，我们不能马上把C替换掉B。原因在之前提及过，B和C的长度不一定相等。在本题假设中，若直接替代会发生如下情况：

在这个过程中，若直接进行位替代的话，我们会发现原本应该被覆盖掉的‘e’还存在在字符串里。如果在B长度小于C这种情况，还会导致原内容被篡改，这是一个更加严重问题。
为了解决这个问题，我在这里用到了一个比较笨拙的办法，叫做字符串备份。大致思路如下：

如图所示，我们会定义一个新的数组D，来记录被替代的B之后的部分，这样做可以避免了若B长度小于C而导致内容被覆盖的问题。
所以代码目前为止是这样的：

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

char *replace(char *A, const char *B, const char *C){
    int i;
    for(i=0;*(A+i)!='\0';i++){	//扫描
    	int count，k;
        for(count=0;*(A+i+count)==*(B+count);count++){};	//检测
    	if(count==strlen(B)-1){	 //搜索成功
    		for(k=0;*(A+i+strlen(B)-1+k)!='\0';k++){ 
                *(D+k)=*(A+i+strlen(B)-1+k); 	//备份后续字符串
                *(A+i+strlen(B)-1+k)=0; 	//清空
            }
            *(A+i+strlen(B)-1+k)=0; //清空末尾
    	}
    }
    return A;
}

int main(){
    char A[1000], B[100], C[100];
    printf("input A:");
    fgets(A,1000,stdin);
    printf("input B:");
    fgets(B,100,stdin);
    printf("input C:");
    fgets(C,100,stdin);
    printf("output A:");
    printf("%s",replace(A,B,C));
    return 0;
}

字符串替代

终于都到了实现本题关键也是最容易的环节了——字符串替代。在这，我们直接修改A字符串内关于B的信息就可以了。详细内容如下图所示：

字符串补齐

由于刚才做了字符串的备份，替代完之后，字符串后面的部分都为空，为了能够继续扫描下去，必须把后续的字符串给复原。这一步骤与字符串的替代相似，详细过程也如下图所示：

所以，最终的代码为：

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

char *replace(char *A, const char *B, const char *C){
    int i,j;
    for(i=0;*(A+i)!='\0';i++){
        int count=0,k=0,l=0;
        char *D=(char*)malloc(1000*sizeof(char));
        for(count=0;*(A+i+count)==*(B+count);count++){};
        if(count==strlen(B)-1){ //搜索成功
            for(k=0;*(A+i+strlen(B)-1+k)!='\0';k++){ 
                *(D+k)=*(A+i+strlen(B)-1+k); //复制后续字符串，为位移做准备
                *(A+i+strlen(B)-1+k)=0; //清空
            }
            *(A+i+strlen(B)-1+k)=0; //
            for(j=0;j<strlen(C)-1;j++){
                *(A+i+j)=*(C+j);    //插入字符
            }
            for(l=0;l<strlen(D)-1;l++){
                *(A+i+j+l)=*(D+l); //添加后续字符
            }
            *(A+i+j+l)='\0';
            i=i+j-1;
        }
    }
    return A;
}

int main(){
    char A[1000], B[100], C[100];
    printf("input A:");
    fgets(A,1000,stdin);
    printf("input B:");
    fgets(B,100,stdin);
    printf("input C:");
    fgets(C,100,stdin);
    printf("output A:");
    printf("%s",replace(A,B,C));
    return 0;
}

总结

题主这个办法其实实在笨拙，而且对于熟悉掌握字符串内位于位直接的关系特别讲究。其实还有很多其余的方法，例如利用string.h里就有很多可用的函数库了。以后有机会的话定会再更新。

谢谢。