Представление строк в памяти

Характерные особенности полустатических структур

Полустатические структуры данных характеризуются такими признаками:

*имеют переменную длину и простые процедуры ее изменения;

* изменение длины структуры происходит в определенных пределах, не превышая какого-то максимального (предельного) значения.

Если полустатическую структуру рассматривать на логическом уровне, то о ней можно сказать, что это последовательность данных, связанная отношениями линейного списка. Доступ к элементу может осуществляться по его порядковому номеру.

Физическое представление полустатических структур данных в памяти - это обычно последовательность слотов в памяти, где каждый следующий элемент расположен в памяти в следующем слоте (т.е. вектор). Физическое представление может иметь также вид однонаправленного связного списка (цепочки), где каждый следующий элемент адресуется указателем, находящимся в текущем элементе. В последнем случае ограничения на длину структуры гораздо менее строгие.

Строки

Логическая структура строки

Строка - это линейно упорядоченная последовательность символов, принадлежащих конечному множеству символов, называемому алфавитом. Строки обладают следующими важными свойствами:

· их длина, как правило, переменна, хотя алфавит фиксирован;

· обычно обращение к символам строки идет с какого-нибудь одного конца последовательности, т.е важна упорядоченность этой последовательности, а не ее индексация; в связи с этим свойством строки часто называют также цепочками;

· чаще всего целью доступа к строке является не отдельный ее элемент (хотя это тоже не исключается), а некоторая цепочка символов в строке.

Говоря о строках, обычно имеют в виду текстовые строки - строки, состоящие из символов, входящих в алфавит какого-либо выбранного языка, цифр, знаков препинания и других служебных символов. Действительно, текстовая строка является наиболее универсальной формой представления любой информации: на сегодняшний день вся сумма информации, накопленной человечеством - от Ветхого Завета до данного учебного пособия, - представлена именно в виде текстовых строк. В дальнейших примерах этого раздела будем работать именно с текстовыми строками. Однако, следует иметь в виду, что символы, входящие в строку, могут принадлежать любому алфавиту. Так, в языке PL/1 наряду с типом данных "символьная строка" - CHAR(n) - существует тип данных "битовая строка" - BIT(n). Битовые строки составляются из 1-битовых символов, принадлежащих алфавиту: {0, 1}. Все строковые операции с равным успехом применимы как к символьным, так и к битовым строкам.

Кодирование символов было рассмотрено в главе 2. Отметим, что в зависимости от особенности задачи, свойств применяемого алфавита и представляемого им языка и свойств носителей информации могут применяться и другие способы кодирования символов. В современных вычислительных системах, однако, повсеместно принята кодировка всего множества символов на разрядной сетке фиксированного размера (1 байт).

Хотя строки рассматриваются в главе, посвященной полустатическим структурам данных, в тех или иных конкретных задачах изменчивость строк может варьироваться от полного ее отсутствия до практически неограниченных возможностей изменения. Ориентация на ту или иную степень изменчивости строк определяет и физическое представление их в памяти и особенности выполнения операций над ними. В большинстве языков программирования (C, PASCASL, PL/1 и др.) строки представляются именно как полустатические структуры.

В зависимости от ориентации языка программирования средства работы со строками занимают в языке более или менее значительное место. Рассмотрим три примера возможностей работы со строками.

Язык C является языком системного программирования, типы данных, с которыми работает язык C, максимально приближены к тем типам, с которыми работают машинные команды. Поскольку машинные команды не работают со строками, нет такого типа данных и в языке C. Строки в C представляются в виде массивов символов. Операции над строками могут быть выполнены как операции обработки массивов или же при помощи библиотечных (но не встроенных!) функций строковой обработки.

В языках универсального назначения обычно строковый тип является базовым в языке: STRING в PASCAL, CHAR(n) в PL/1. (В PASCAL длина строки, объявленной таким образом, может меняться от 0 до n, в PL/1, чтобы длина строки могла меняться, она должна быть объявлена с описателем VARING.) Основные операции над строками реализованы как простые операции или встроенные функции. Возможны также библиотеки, обеспечивающие расширенный набор строковых операций.

Язык REXX ориентирован прежде всего на обработку текстовой информации. Поэтому в REXX нет средств описания типов данных: все данные представляются в виде символьных строк. Операции над данными, не свойственные символьным строкам, либо выполняются специальными функциями, либо приводят к прозрачному для программиста преобразованию типов. Так, например, интерпретатор REXX, встретив оператор, содержащий арифметическое выражение, сам переводит его операнды в числовой тип, вычисляет выражение и преобразует результат в символьную строку. Целый ряд строковых операций является простыми операциями языка, а встроенных функций обработки строк в REXX несколько десятков.

Операции над строками

Базовыми операциями над строками являются:

* определение длины строки;

* присваивание строк;

* конкатенация (сцепление) строк;

* выделение подстроки;

* поиск вхождения.

Операция определения длины строки имеет вид функции, возвращаемое значение которой - целое число - текущее число символов в строке.

Операция присваивания имеет тот же смысл, что и для других типов данных.

Операция сравнения строк имеет тот же смысл, что и для других типов данных. Сравнение строк производится по следующим правилам: сравниваются первые символы двух строк. Если символы не равны, то строка, содержащая символ, место которого в алфавите ближе к началу, считается меньшей. Если символы равны, сравниваются вторые, третьи и т.д. символы. При достижении конца одной из строк, строка меньшей длины считается меньшей. При равенстве длин строк и попарном равенстве всех символов в них строки считаются равными.

Результатом операции сцепления двух строк является строка, длина которой равна суммарной длине строк-операндов, а значение соответствует значению первого операнда, за которым непосредственно следует значение второго операнда. Операция сцепления дает результат, длина которого в общем случае больше длин операндов. Как и во всех операциях над строками, которые могут увеличивать длину строки (присваивание, сцепление, сложные операции), возможен случай, когда длина результата окажется большей, чем отведенный для него объем памяти. Естественно, эта проблема возникает только в тех языках, где длина строки ограничивается. Возможны три варианта решения этой проблемы, определяемые правилами языка или режимами компиляции:

* никак не контролировать такое превышение; возникновение такой ситуации неминуемо приводит к трудно локализуемой ошибке при выполнении программы;

* завершать программу аварийно с локализацией и диагностикой ошибки;

* ограничивать длину результата в соответствии с объемом отведенной памяти.

Операция выделения подстроки выделяет из исходной строки последовательность символов, начиная с заданной позиции n с заданной длиной l. В языке PASCAL соответствующая функция называется COPY. В языках PL/1, REXX соответствующая функция - SUBSTR - обладает интересным свойством, отсутствующим в PASCAL. Функция SUBSTR может употребляться в левой части оператора присваивания. Например, если исходное значение некоторой строки S - 'ABCDEFG', то выполнение оператора:

SUBSTR(S,3,3)='012';

изменит значение строки S на - 'AB012FG'. При реализации операции выделения подстроки в языке программирования и в пользовательской процедуре обязательно должно быть определено правило получения результата для случая, когда начальная позиция n задана такой, что оставшаяся за ней часть исходной строки имеет длину, меньшую заданной длины l, или даже n превышает длину исходной строки. Возможные варианты такого правила:

* аварийное завершение программы с диагностикой ошибки;

* формирование результата меньшей длины, чем задано, возможно даже - пустой строки.

Операция поиска вхождения находит место первого вхождения подстроки-эталона в исходную строку. Результатом операции может быть номер позиции в исходной строке, с которой начинается вхождение эталона, или указатель на начало вхождения. В случае отсутствия вхождения результатом операции должно быть некоторое специальное значение, например, нулевой номер позиции или пустой указатель.

На основе базовых операций могут быть реализованы и любые другие, даже сложные операции над строками. Например, операция удаления из строки символов с номерами от n1 до n2, включительно, может быть реализована как последовательность следующих шагов:

* выделение из исходной строки подстроки, начиная с позиции 1, длиной (n1-1) символов;

* выделение из исходной строки подстроки, начиная с позиции (n2+1), длиной, равной длине исходной строки минус n2;

* сцепление подстрок, полученных на предыдущих шагах.

Впрочем, в целях повышения эффективности некоторые вторичные операции также могут быть реализованы как базовые - по собственным алгоритмам, с непосредственным доступом к физической структуре строки.

Представление строк в памяти

Представление строк в памяти зависит от того, насколько изменчивыми являются строки в каждой конкретной задаче, и средства такого представления варьируются от абсолютно статического до динамического. Универсальные языки программирования в основном обеспечивают работу со строками переменной длины, но максимальная длина строки должна быть указана при ее создании. Если программиста не устраивают возможности или эффективность тех средств работы со строками, которые предоставляет ему язык программирования, то он может либо определить свой тип данных "строка" и использовать для его представления средства динамической работы с памятью, либо сменить язык программирования на специально ориентированный на обработку текста (CNOBOL, REXX), в которых представление строк базируется на динамическом управлении памятью.

ВЕКТОРНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СТРОК. Представление строк в виде векторов, принятое в большинстве универсальных языков программирования, позволяет работать со строками, размещенными в статической памяти. Кроме того, векторное представление позволяет легко обращаться к отдельным символам строки как к элементам вектора - по индексу.

Самым простым способом является представление строки в виде вектора постоянной длины. При этом в памяти отводится фиксированное количество байт, в которые записываются символы строки. Если строка меньше отводимого под нее вектора, то лишние места заполняются пробелами, а если строка выходит за пределы вектора, то лишние (обычно справа строки) символы должны быть отброшены.

На рис.4.1 приведена схема, на которой показано представление двух строк: 'ABCD' и 'PQRSTUVW' в виде вектора постоянной длины на шесть символов.

Рис. 4.1. Представление строк векторами постоянной длины

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СТРОК ВЕКТОРОМ ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ С ПРИЗНАКОМ КОНЦА.Этот и все последующие за ним методы учитывают переменную длину строк. Признак конца - это особый символ, принадлежащий алфавиту (таким образом полезный алфавит оказывается меньше на один символ), и занимает то же количество разрядов, что и все остальные символы. Издержки памяти при этом способе составляют 1 символ на строку. Такое представление строки показано на рис.4.2. Специальный символ-маркер конца строки обозначен здесь 'eos'. В языке C, например, в качестве маркера конца строки используется символ с кодом 0.

Рис. 4.2. Представление строк переменной длины с

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СТРОК ВЕКТОРОМ ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ СО СЧЕТЧИКОМ.Счетчик символов - это целое число, и для него отводится достаточное количество битов, чтобы их с избытком хватало для представления длины самой длинной строки, какую только можно представить в данной машине. Обычно для счетчика отводят от 8 до 16 бит. Тогда при таком представлении издержки памяти в расчете на одну строку составляют 1-2 символа. При использовании счетчика символов возможен произвольный доступ к символам в пределах строки, поскольку можно легко проверить, что обращение не выходит за пределы строки. Счетчик размещается в таком месте, где он может быть легко доступен - в начале строки или в дескрипторе строки. Максимально возможная длина строки, таким образом, ограничена разрядностью счетчика. В PASCAL, например, строка представляется в виде массива символов, индексация в котором начинается с 0; однобайтный счетчик числа символов в строке является нулевым элементом этого массива. Такое представление строк показано на рис.4.3. И счетчик символов, и признак конца в предыдущем случае могут быть доступны для программиста как элементы вектора.

Рис. 4.3. Представление строк переменной длины со счетчиком

В двух предыдущих вариантах обеспечивалось максимально эффективное расходование памяти (1-2 "лишних" символа на строку), но изменчивость строки обеспечивалась крайне неэффективно. Поскольку вектор - статическая структура, каждое изменение длины строки требует создания нового вектора, пересылки в него неизменяемой части строки и уничтожения старого вектора. Это сводит на нет все преимущества работы со статической памятью. Поэтому наиболее популярным способом представления строк в памяти являются вектора с управляемой длиной.

ВЕКТОР С УПРАВЛЯЕМОЙ ДЛИНОЙ. Память под вектор с управляемой длиной отводится при создании строки, и ее размер и размещение остаются неизменными все время существования строки. В дескрипторе такого вектора-строки может отсутствовать начальный индекс, так как он может быть зафиксирован раз и навсегда установленными соглашениями, но появляется поле текущей длины строки. Размер строки, таким образом, может изменяться от 0 до значения максимального индекса вектора. "Лишняя" часть отводимой памяти может быть заполнена любыми кодами - она не принимается во внимание при оперировании со строкой. Поле конечного индекса может быть использовано для контроля превышения строкой объема отведенной памяти. Представление строк в виде вектора с управляемой длиной (при максимальной длине 10) показано на рис.4.4.

Хотя такое представление строк не обеспечивает экономии памяти, проектировщики систем программирования, как видно, считают это приемлемой платой за возможность работать с изменчивыми строками в статической памяти.

Рис.4.4. Представление строк вектором с управляемой длиной

В программном примере 4.1 приведен модуль, реализующий представление строк вектором с управляемой длиной, и некоторые операции над такими строками. Для уменьшения объема в примере в секции Implementation определены не все процедуры/функции. Предоставляем читателю самостоятельно разработать прочие объявленные в секции Interface подпрограммы. Дескриптор строки описывается типом _strdescr, который в точности повторяет структуру, показанную на рис. 4.6. Функция NewStr выделяет две области памяти: для дескриптора строки и для области данных строки. Адрес дескриптора строки, возвращаемый функцией NewStr - тип varstr, - является той переменной, значение которой указывается пользователем модуля для идентификации конкретной строки при всех последующих операциях с нею. Область данных, указатель на которую заносится в дескриптор строки, типа _dat_area, описана как массив символов максимально возможного объема 64 Кбайт. Однако, объем памяти, выделяемый под область данных функцией NewStr, как правило, меньший - он задается параметром функции. Хотя индексы в массиве символов строки теоретически могут изменяться от 1 до 65535, значение индекса в каждой конкретной строке при ее обработке ограничивается полем maxlen дескриптора данной строки. Все процедуры/функции обработки строк работают с символами строки как с элементами вектора, обращаясь к ним по индексу. Адрес вектора процедуры получают из дескриптора строки. Внимание. В процедуре CopyStr длина результата ограничивается максимальной длиной целевой строки.

{==== Программный пример 4.1 ====}

{ Представление строк вектором с управляемой длиной }

Unit Vstr;

Interface

type _dat_area = array[1..65535] of char;

type _strdescr = record { дескриптор строки }

maxlen, curlen : word; { максимальная и текущая длины }

strdata : ^_dat_area; { указатель на данные строки }

end;

type varstr = ^_strdescr; { тип - СТРОКА ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ }

Function NewStr(len : word) : varstr;

Procedure DispStr(s : varstr);

Function LenStr(s : varstr) : word;

Procedure CopyStr(s1, s2 : varstr);

Function CompStr(s1, s2 : varstr) : integer;

Function PosStr(s1, s2 : varstr) : word;

Procedure ConcatStr(var s1: varstr; s2 : varstr);

Procedure SubStr(var s1 : varstr; n, l : word);

Implementation

{ Создание строки; len - максимальная длина строки;

ф-ция возвращает указатель на дескриптор строки }

Function NewStr(len : word) : varstr;

var addr : varstr;

daddr : pointer;

begin

New(addr); { выделение памяти для дескриптора }

Getmem(daddr,len); { выделение памяти для данных }

{ занесение в дескриптор начальных значений }

addr^.strdata:=daddr; addr^.maxlen:=len; addr^.curlen:=0;

Newstr:=addr;

end; { Function NewStr }

Procedure DispStr(s : varstr); { уничтожение строки }

begin

FreeMem(s^.strdata,s^.maxlen); { уничтожение данных }

Dispose(s); { уничтожение дескриптора }

end; { Procedure DispStr }

{ Определение длины строки, длина выбирается из дескриптора }

Function LenStr(s : varstr) : word;

begin LenStr:=s^.curlen; end; { Function LenStr }

Procedure CopyStr(s1, s2 : varstr); { присваивание строк s1:=s2}

var i, len : word;

begin { длина строки-результата м.б. ограничена ее макс. длиной }

if s1^.maxlen<s2^.curlen then len:=s1^.maxlen

else n:=s2^.curlen;

{ перезапись данных и установка длины результата }

for i:=1 to n do s1^.strdata^[i]:=s2^.strdata^[i];

s1^.curlen:=len;

end; { Procedure CopyStr }

{ Сравнение строк - возвращает: 0, если s1=s2; 1 - если s1>s2;

-1 - если s1<s2 }

Function CompStr(s1, s2 : varstr) : integer;

var i : integer;

begin i:=1; { индекс текущего символа }

{ цикл, пока не будет достигнут конец одной из строк }

while (i<=s1^.curlen) and (i<=s2^.curlen) do

{ если i-е символы не равны, функция заканчивается }

begin if s1^.strdata^[i]>s2^.strdata^[i] then

begin CompStr:=1; Exit; end;

if s1^.strdata^[i]<s2^.strdata^[i] then

begin CompStr:=-1; Exit; end;

i:=i+1; { переход к следующему символу }

end;

{ если выполнение дошло до этой точки, то найден конец одной из

строк, и все сравненные до сих пор символы были равны;

строка меньшей длины считается меньшей }

if s1^.curlen<s2^.curlen then CompStr:=-1

else if s1^.curlen>s2^.curlen then CompStr:=1

else CompStr:=0;

end; { Function CompStr }

. . .

END.

Списковое представление строк в памяти обеспечивает гибкость в выполнении разнообразных операций над строками (в частности, операций включения и исключения отдельных символов и целых цепочек) и использование системных средств управления памятью при выделении необходимого объема памяти для строки. Однако, при этом возникают дополнительные расходы памяти. Другим недостатком спискового представления строки является то, что логически соседние элементы строки не являются физически соседними в памяти. Это усложняет доступ к группам элементов строки по сравнению с доступом в векторном представлении строки.

ОДНОНАПРАВЛЕННЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ СПИСОК. Каждый символ строки представляется в виде элемента связного списка; элемент содержит код символа и указатель на следующий элемент, как показано на рис. 4.5. Одностороннее сцепление предоставляет доступ только в одном направлении вдоль строки. На каждый символ строки необходим один указатель, который обычно занимает 2-4 байта.

Рис. 4.5. Представление строки однонаправленным связным списком

ДВУНАПРАВЛЕННЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ СПИСОК. В каждый элемент списка добавляется также указатель на предыдущий элемент, как показано на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Представление строки двунаправленным связным списком

Двустороннее сцепление допускает двустороннее движение вдоль списка, что может значительно повысить эффективность выполнения некоторых строковых операций. При этом на каждый символ строки необходимо два указателя , т.е. 4-8 байт.

БЛОЧНО-СВЯЗНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СТРОК. Такое представление позволяет в большинстве операций избежать затрат, связанных с управлением динамической памятью, но в то же время обеспечивает достаточно эффективное использование памяти при работе со строками переменной длины.

МНОГОСИМВОЛЬНЫЕ ЗВЕНЬЯ ФИКСИРОВАННОЙ ДЛИНЫ. Многосимвольные группы (звенья) организуются в список так, что каждый элемент списка, кроме последнего, содержит группу элементов строки и указатель следующего элемента списка. Поле указателя последнего элемента списка хранит признак конца - пустой указатель. В процессе обработки строки из любой ее позиции могут быть исключены или в любом месте вставлены элементы, в результате чего звенья могут содержать меньшее число элементов, чем было первоначально. По этой причине необходим специальный символ, который означал бы отсутствие элемента в соответствующей позиции строки. Обозначим такой символ 'emp', он не должен входить в множество символов, из которых организуется строка. Пример многосимвольных звеньев фиксированной длины по 4 символа в звене показан на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Представление строки многосимвольными звеньями постоянной длины

Такое представление обеспечивает более эффективное использование памяти, чем символьно-связное. Операции вставки/удаления в ряде случаев могут сводиться к вставке/удалению целых блоков. Однако при удалении одиночных символов в блоках могут накапливаться пустые символы emp, что может привести даже к худшему использованию памяти, чем в символьно-связном представлении.

МНОГОСИМВОЛЬНЫЕ ЗВЕНЬЯ ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ. Переменная длина блока дает возможность избавиться от пустых символов и тем самым экономить память для строки. Однако появляется потребность в специальном символе - признаке указателя, на рис.4.8 он обозначен символом 'ptr'.

С увеличением длины групп символов, хранящихся в блоках, эффективность использования памяти повышается. Однако негативной характеристикой рассматриваемого метода является усложнение операций по резервированию памяти для элементов списка и возврату освободившихся элементов в общий список доступной памяти.

Рис.4.8. Представление строки многосимвольными звеньями переменной длины

Такой метод спискового представления строк особенно удобен в задачах редактирования текста, когда большая часть операций приходится на изменение, вставку и удаление целых слов. Поэтому в этих задачах целесообразно список организовать так, чтобы каждый его элемент содержал одно слово текста. Символы пробела между словами в памяти могут не представляться.

МНОГОСИМВОЛЬНЫЕ ЗВЕНЬЯ С УПРАВЛЯЕМОЙ ДЛИНОЙ. Память выделяется блоками фиксированной длины. В каждом блоке помимо символов строки и указателя на следующий блок содержатся номера первого и последнего символов в блоке. При обработке строки в каждом блоке обрабатываются только символы, расположенные между этими номерами. Признак пустого символа не используется: при удалении символа из строки оставшиеся в блоке символы уплотняются и корректируются граничные номера. Вставка символа может быть выполнена за счет имеющегося в блоке свободного места, а при отсутствии такового - выделением нового блока. Хотя операции вставки/удаления требуют пересылки символов, диапазон пересылок ограничивается одним блоком. При каждой операции изменения может быть проанализирована заполненность соседних блоков и два полупустых соседних блока могут быть переформированы в один блок. Для определения конца строки может использоваться как пустой указатель в последнем блоке, так и указатель на последний блок в дескрипторе строки. Последнее может быть весьма полезным при выполнении некоторых операций, например, сцепления. В дескрипторе может храниться также и длина строки: считывать ее из дескриптора удобнее, чем подсчитывать ее перебором всех блоков строки.

Пример представления строки в виде звеньев с управляемой длиной на 18 символов показан на рис. 4.9. В программном примере 4.2 приведен модуль, реализующий представление строк звеньями с управляемой длиной. Даже с первого взгляда видно, что он значительно сложнее, чем пример 4.4. Это объясняется тем, что здесь вынуждены обрабатывать как связные (списки блоков), так и векторные (массив символов в каждом блоке) структуры.

Поэтому при последовательной обработке символов строки процедура должна сохранять как адрес текущего блока, так и номер текущего символа в блоке. Для этих целей во всех процедурах/функциях используются переменные cp и bi соответственно. (Процедуры и функции, обрабатывающие две строки - cp1, bi1, cp2, bi2.) Дескриптор строки - тип _strdescr - и блок - тип _block - в точности повторяют структуру, показанную на рис. 4.9. Функция NewStr выделяет память только для дескриптора строки и возвращает адрес дескриптора - тип varstr - он служит идентификатором строки при последующих операциях с нею. Память для хранения данных строки выделяется только по мере необходимости. Во всех процедурах/функциях приняты такие правила работы с памятью:

Рис.4.9. Представление строки звеньями управляемой длины

· если выходной строке уже выделены блоки, то используются эти уже выделенные блоки;

· если блоки, выделенные выходной строке, исчерпаны, то по мере необходимости выделяются новые блоки;

· если результирующее значение выходной строки не использует все выделенные строке блоки, лишние блоки освобождаются.

Для освобождения блоков определена специальная внутренняя функция FreeBlock, освобождающая весь список блоков, голова которого задается ее параметром.

Обратите внимание на то, что ни в каких процедурах не контролируется максимальный объем строки результата - он может быть сколь угодно большим, а поле длины в дескрипторе строки имеет тип longint.

{==== Программный пример 4.2 ====}

{ Представление строки звеньями управляемой длины }

Unit Vstr;

Interface

const BLKSIZE = 8; { число символов в блоке }

type _bptr = ^_block; { указатель на блок }

_block = record { блок }

i1, i2 : byte; { номера 1-го и последнего символов }

strdata : array [1..BLKSIZE] of char; { символы }

next : _bptr; { указатель на следующий блок }

end;

type _strdescr = record { дескриптор строки }

len : longint; { длина строки }

first, last : _bptr; { указ.на 1-й и последний блоки }

end;

type varstr = ^_strdescr; { тип - СТРОКА ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ }

Function NewStr : varstr;

Procedure DispStr(s : varstr);

Function LenStr(s : varstr) : longint;

Procedure CopyStr(s1, s2 : varstr);

Function CompStr(s1, s2 : varstr) : integer;

Function PosStr(s1, s2 : varstr) : word;

Procedure ConcatStr(var s1: varstr; s2 : varstr);

Procedure SubStr(var s : varstr; n, l : word);

Implementation

Function NewBlock :_bptr; {Внутр. функция-выделение нового блока}

var n : _bptr;

i : integer;

begin

New(n); { выделение памяти }

n^.next:=nil; n^.i1:=0; n^.i2:=0; { начальные значения }

NewBlock:=n;

end; { NewBlock }

{*** Внутр.функция - освобождение цепочки блока, начиная со значения c }

Function FreeBlock(c : _bptr) : _bptr;

var x : _bptr;

begin { движение по цепочке с освобождением памяти }

while c<>nil do begin x:=c; c:=c^.next; Dispose(x); end;

FreeBlock:=nil; { всегда возвращает nil }

end; { FreeBlock }

Function NewStr : varstr; {** создание строки }

var addr : varstr;

begin

New(addr); { выделение памяти для дескриптора }

{ занесение в дескриптор начальных значений }

addr^.len:=0; addr^.first:=nil; addr^.last:=nil;

Newstr:=addr;

end; { Function NewStr }

Procedure DispStr(s : varstr); {** уничтожение строки }

begin

s^.first:=FreeBlock(s^.first); { уничтожение блоков }

Dispose(s); { уничтожение дескриптора }

end; { Procedure DispStr }

{** Определение длины строки, длина выбирается из дескриптора }

Function LenStr(s : varstr) : longint;

begin

LenStr:=s^.len;

end; { Function LenStr }

{** Присваивание строк s1:=s2 }

Procedure CopyStr(s1, s2 : varstr);

var bi1, bi2 : word; { индексы символов в блоках для s1 и s2 }

cp1, cp2 : _bptr; { адреса текущих блоков для s1 и s2 }

pp : _bptr; { адрес предыдущего блока для s1 }

begin

cp1:=s1^.first; pp:=nil; cp2:=s2^.first;

if s2^.len=0 then begin

{ если s2 пустая, освобождается вся s1 }

s1^.first:=FreeBlock(s1^.first); s1^.last:=nil;

end

else begin

while cp2<>nil do begin { перебор блоков s2 }

if cp1=nil then begin { если в s1 больше нет блоков }

{ выделяется новый блок для s1 }

cp1:=NewBlock;

if s1^.first=nil then s1^.first:=cp1

else if pp<>nil then pp^.next:=cp1;

end;

cp1^:=cp2^; { копирование блока }

{ к следующему блоку }

pp:=cp1; cp1:=cp1^.next; cp2:=cp2^.next;

end; { while }

s1^.last:=pp; { последний блок }

{ если в s1 остались лишние блоки - освободить их }

pp^.next:=FreeBlock(pp^.next);

end; { else }

s1^.len:=s2^.len;

end; { Procedure CopyStr }

{** Сравнение строк - возвращает:

0, если s1=s2; 1 - если s1>s2; -1 - если s1<s2 }

Function CompStr(s1, s2 : varstr) : integer;

var bi1, bi2 : word;

cp1, cp2 : _bptr;

begin

cp1:=s1^.first; cp2:=s2^.first;

bi1:=cp1^.i1; bi2:=cp2^.i1;

{ цикл, пока не будет достигнут конец одной из строк }

while (cp1<>nil) and (cp2<>nil) do begin

{ если соответств. символы не равны, ф-ция заканчивается }

if cp1^.strdata[bi1]>cp2^.strdata[bi2] then begin

CompStr:=1; Exit;

end;

if cp1^.strdata[bi1]<cp2^.strdata[bi2] then begin

CompStr:=-1; Exit;

end;

bi1:=bi1+1; { к следующему символу в s1 }

if bi1>cp1^.i2 then begin cp1:=cp1^.next; bi1:=cp1^.i1; end;

bi2:=bi2+1; { к следующему символу в s2 }

if bi2>cp2^.i2 then begin cp2:=cp2^.next; bi2:=cp2^.i1; end;

end;

{ мы дошли до конца одной из строк,

строка меньшей длины считается меньшей }

if s1^.len<s2^.len then CompStr:=-1

else if s1^.len>s2^.len then CompStr:=1

else CompStr:=0;

end; { Function CompStr }

. . .

END.

Чтобы не перегружать программный пример, в него не включены средства повышения эффективности работы с памятью. Такие средства включаются в операции по выбору программиста. Обратите внимание, например, что в процедуре, связанной с копированием данных (CopyStr), у нас копируются сразу целые блоки. Если в блоке исходной строки были неиспользуемые места, то они будут и в блоке результирующей строки. Посимвольное копирование позволило бы устранить избыток памяти в строке-результате. Оптимизация памяти, занимаемой данными строки, может производиться как слиянием соседних полупустых блоков, так и полным уплотнением данных. В дескриптор строки может быть введено поле - количество блоков в строке. Зная общее количество блоков и длину строки, можно при выполнении некоторых операций оценивать потери памяти и выполнять уплотнение, если эти потери превосходят какой-то установленный процент.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: