[数据结构实践项目]字符过滤系统

字符过滤系统简介：由用户给定一串字符文本和要查询的字符或者字符串，要求系统能够自动检测出该字符或字符串在文本中的位置，同时系统中需设有全部替换功能，必要时将文本中的所有查询到的字符替换成指定字符。

项目实例

例如在字符串文本 “abcabc” 中检测是否含有字符 ‘a’ 时，字符过滤系统应反馈给用户该字符存储于文本中的位置，即 1 和4，同时询问用户是否将所有的字符 ‘a’ 替换成其它指定字符，假设用户指定字符 ‘a’ 全部转换成字符 ‘d’，系统应将替换后的字符串 “dbcdbc” 反馈给用户。

设计思路

字符过滤系统的设计，其主要功能的实现主要分为两部分：字符串的模式匹配和字符串的替换。有关字符串的模式匹配算法，可以选择 BF 算法或是 KMP 算法，

和之前所接触的算法不同的是，系统是要将文本中所有与指定字符相同的都筛选出来，而不是找出一个就结束。不过换汤不换药，只要在前面的学习中领会了模式匹配的思想，就可以轻松解决该问题。

在实现字符串的替换功能时，没有成型的算法，需要自己设计方案去编码实现。本节有提供了一种实现的思路，建议大家先自己思考，试着独立解决，培养自己的编程解题思路，若实在不会了再借鉴本节给的思路。

完整实现代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define SIZE 1000
//KMP算法中的next数组
void Next(char*T,int *next){
    int i=1;
    next[1]=0;
    int j=0;
    while (i<strlen(T)) {
        if (j==0||T[i-1]==T[j-1]) {
            i++;
            j++;
            if (T[i-1]!=T[j-1]) {
                next[i]=j;
            }
            else{
                next[i]=next[j];
            }
        }else{
            j=next[j];
        }
    }
}
//KMP算法(快速模式匹配)实现函数
void KMP(char * S,char * T,int (*a)[],int *number){
    int next[10];
    Next(T,next);//根据模式串T,初始化next数组
    int i=1;
    int j=1;
    *number=0;
    while (i<=strlen(S)) {
        if (j==0 || S[i-1]==T[j-1]) {
            i++;
            j++;
        }else{
            j=next[j];
        }
        if (j>strlen(T)) {
            (*number)++;
            (*a)[(*number)]=i-(int)strlen(T);
            j=0;
            i--;
        }
    }
}
//字符串替换算法，oldData：原字符串，selectData要替换掉的字符串，数组 a 存储的是需替换字符在原字符串中的首地址，number表示数组 a 的长度，newData用于存储新字符串，replace为替换的新字符
void replaceData(char * oldData,int *a,int number,char *replace,char * selectData,char * newData){
    int order=0;//表示newData存储字符的位置
    int begin=0;
    for (int i=1; i<=number; i++) {
        //先将替换位置之前的字符完整的复制到新字符串数组中
        for (int j=begin; j<a[i]-1; j++) {
            newData[order]=oldData[j];
            order++;
        }
        //替换字符，用新字符代替
        for (int k=0;k<strlen(replace);k++) {
            newData[order]=replace[k];
            order++;
        }
        //代替完成后，计算出原字符串中隔过该字符串的下一个起始位置
        begin=a[i]+(int)strlen(selectData)-1;
    }
    //要替换位置全部替换完成后，检测是否还有后续字符，若有直接复制
    while(begin<strlen(oldData)) {
        newData[order]=oldData[begin];
        order++;
        begin++;
    }
}
int main() {
    while (1) {
        printf("字符过滤检测系统启动(S),关闭(O)，请选择：\n");
        char s;
        char oldData[SIZE];
        char selectData[SIZE];
        char replace[SIZE];
        char judge;
        char *newData=(char*)malloc(SIZE*sizeof(char));
        FILE * out;
        scanf("%c",&s);
        getchar();
        if (s=='O') {
            break;
        }else{
            printf("请输入原字符串：\n");
            scanf("%[^\n]",oldData);
            getchar();//用于承接缓冲区冲的换行符
            printf("输入要查找的字符或字符串：\n");
            while (scanf("%s",selectData)) {
                getchar();
                int a[SIZE],number;
                KMP(oldData,selectData,&a,&number);
                if (number==0){
                    printf("未检测到文章中有该字符串！是否重新输入(Y/N)：\n");
                    scanf("%c",&judge);
                    getchar();
                    if (judge=='N') {
                        break;
                    }else{
                        printf("输入要查找的字符或字符串：\n");
                    }
                }else{
                    printf("系统检测到该字符在原字符串中出现 %d 次，起始位置依次是：\n",number);
                    for (int i=1; i<=number; i++) {
                        printf("%d ",a[i]);
                    }
                    printf("\n");
                    printf("是否使用新字符串替换所有的 %s(Y/N)\n",selectData);
                    scanf("%c",&judge);
                    getchar();
                    if (judge=='Y') {
                        printf("请输入用于替换的字符串：\n");
                        scanf("%[^\n]",replace);
                        getchar();
                        replaceData(oldData,a,number,replace,selectData,newData);
                        printf("新生成的字符串为: %s\n",newData);
                        if((out=fopen("new.txt", "wr"))==NULL){
                            printf("新生成的字符串为%s，写入文件失败",newData);
                        }
                        if(fputs(newData, out)){
                            printf("已将新字符串写入new.txt文件中\n");
                        }
                        free(newData);
                        fclose(out);
                    }
                    break;
                }
            }
        }
    }
    return 0;
}