串在计算机中是如何存储的？常见的存储结构有哪些？

在计算机科学中，串（或称字符串）是一种常见的数据结构，用于存储和处理文本信息，串的存储结构有多种方式，每种方式都有其特定的应用场景和优缺点，以下是几种常见的串存储结构：

顺序存储结构

定义与特点

顺序存储结构是最简单的一种存储方式，它将串的所有字符依次存放在一个连续的内存空间中，这种存储方式的优点是实现简单，访问速度快；缺点是插入和删除操作效率较低，因为需要进行大量的数据移动。

示例代码

#include <stdio.h>
#define MAXLEN 100
typedef struct {
    char data[MAXLEN];
    int length;
} SString;
// 初始化串
void InitStr(SString *s) {
    s->length = 0;
    for (int i = 0; i < MAXLEN; i++) {
        s->data[i] = '\0';
    }
}
// 输出串
void PrintStr(SString *s) {
    for (int i = 0; i < s->length; i++) {
        printf("%c", s->data[i]);
    }
    printf("
");
}
int main() {
    SString s;
    InitStr(&s);
    // 假设这里有一些对s的操作
    PrintStr(&s);
    return 0;
}

链式存储结构

定义与特点

链式存储结构使用链表来存储串中的每个字符，每个节点包含一个字符和一个指向下一个节点的指针，这种存储方式的优点是可以灵活地进行插入和删除操作，但访问速度较慢，因为需要从头开始遍历链表。

示例代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct ChNode {
    char data;
    struct ChNode *next;
} ChNode, *LinkString;
// 创建空串
LinkString CreateEmptyLinkStr() {
    return NULL;
}
// 向链表中添加字符
void AddCharToLinkStr(LinkString *str, char c) {
    LinkString newNode = (LinkString)malloc(sizeof(ChNode));
    newNode->data = c;
    newNode->next = *str;
    *str = newNode;
}
// 输出链式串
void PrintLinkStr(LinkString str) {
    while (str != NULL) {
        printf("%c", str->data);
        str = str->next;
    }
    printf("
");
}
int main() {
    LinkString s = CreateEmptyLinkStr();
    AddCharToLinkStr(&s, 'h');
    AddCharToLinkStr(&s, 'e');
    AddCharToLinkStr(&s, 'l');
    AddCharToLinkStr(&s, 'l');
    AddCharToLinkStr(&s, 'o');
    PrintLinkStr(s);
    return 0;
}

块链存储结构

定义与特点

块链存储结构结合了顺序存储和链式存储的优点，将串分成若干个块，每个块内部采用顺序存储，而块之间通过指针链接，这种方式既提高了存储密度，又便于进行插入和删除操作。

示例代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define BLOCKSIZE 10
typedef struct Block {
    char data[BLOCKSIZE];
    struct Block *next;
} Block;
typedef struct {
    Block *head;
    int length;
} BlockLinkString;
// 创建空块链串
BlockLinkString CreateEmptyBlockLinkStr() {
    BlockLinkString bls;
    bls.head = NULL;
    bls.length = 0;
    return bls;
}
// 向块链串中添加字符
void AddCharToBlockLinkStr(BlockLinkString *bls, char c) {
    if (bls->length % BLOCKSIZE == 0) {
        Block *newBlock = (Block *)malloc(sizeof(Block));
        newBlock->next = bls->head;
        bls->head = newBlock;
    }
    bls->head->data[bls->length % BLOCKSIZE] = c;
    bls->length++;
}
// 输出块链串
void PrintBlockLinkStr(BlockLinkString bls) {
    Block *current = bls.head;
    while (current != NULL) {
        for (int i = 0; i < BLOCKSIZE && current->data[i] != '\0'; i++) {
            printf("%c", current->data[i]);
        }
        current = current->next;
    }
    printf("
");
}
int main() {
    BlockLinkString bls = CreateEmptyBlockLinkStr();
    AddCharToBlockLinkStr(&bls, 'h');
    AddCharToBlockLinkStr(&bls, 'e');
    AddCharToBlockLinkStr(&bls, 'l');
    AddCharToBlockLinkStr(&bls, 'l');
    AddCharToBlockLinkStr(&bls, 'o');
    PrintBlockLinkStr(bls);
    return 0;
}

相关问题与解答

问题1: 为什么在处理大量数据时，块链存储结构比纯顺序存储结构更有优势？

答案: 块链存储结构结合了顺序存储和链式存储的优点，将串分成若干个块，每个块内部采用顺序存储，而块之间通过指针链接，这种方式既提高了存储密度，又便于进行插入和删除操作，在处理大量数据时，块链存储结构能够更好地平衡访问速度和灵活性。

问题2: 在实际应用中，如何选择适合的串存储结构？

答案: 选择适合的串存储结构取决于具体的应用需求，如果需要频繁进行插入和删除操作，链式存储结构或块链存储结构可能更合适；如果需要快速访问和修改特定位置的字符，顺序存储结构可能更适合，还需要考虑内存使用效率和实现复杂度等因素。

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