【字符串处理算法】获取最长公共子串的算法设计及C代码实现

一、需求描述
输入两个字符串，编写程序获取这两个字符串的第一个最长公共子串。
例如，输入的字符串为“abcdef”和“fecdba”，那么这两个字符串的第一个最长公共子串为“cd”。
 
二、算法设计
我们可以首先寻找两个字符串中的第一个相等的字符，然后分别向后移动来比较对应位置的字符是否相等。
即如果字符串1为“1234abcd”，字符串2为“abd”，那么首先发现字符串1中的第五个字符“a”与字符串2中的第一个字符“a”相等，接着字符串1中的第六个字符“b”与字符串2中的第二个字符“b”相等，再接着发现字符串1中的第七个字符“c”与字符串2中的第三个字符“d”不相等，此时比较结束。也就是说字符串1和字符串2的最长公共子串为“ab”。
 
三、特殊流程考虑
在编写程序的过程中，我们要对输入的字符串的长度及格式多做考虑，如：
1.如果输入的两个字符串之一含有中文字符，那么程序直接返回而不执行后续流程。
2.如果输入的两个字符串之一含有空格，那么程序获取空格之前的字符串进行后续操作。
 
四、程序代码
 

/**********************************************************************
* 版权所有 (C)2016, Zhou Zhaoxiong。
*
* 文件名称： GetLCS.c
* 文件标识： 无
* 内容摘要： 寻找两个字符串的最长公共子串
* 其它说明： 例如, "abcdef"和"bcf"的最长公共子串是"bc"
* 当前版本： V1.0
* 作    者： Zhou Zhaoxiong
* 完成日期： 20160322
*
**********************************************************************/
#include
#include
#include

// 重新定义数据类型
typedef signed   char  INT8;
typedef          int   INT32;
typedef unsigned int   UINT32;

// 函数声明
void GetLCSOfTwoStr(INT8 *pszInputStr1, INT8 *pszInputStr2);

/**********************************************************************
* 功能描述： 主函数
* 输入参数： 无
* 输出参数： 无
* 返 回 值： 0-执行成功   其它-执行失败
* 其它说明： 无
* 修改日期        版本号     修改人            修改内容
* ---------------------------------------------------------------------
* 20160322        V1.0     Zhou Zhaoxiong        创建
***********************************************************************/
INT32 main()
{
INT8   szInputStr1[100] = {0};
INT8   szInputStr2[100] = {0};
UINT32 iPosFlag        = 0;

printf("Please input string1: \n");
scanf("%s", szInputStr1);
printf("InputStr1=%s\n", szInputStr1);

printf("Please input string2: \n");
scanf("%s", szInputStr2);
printf("InputStr2=%s\n", szInputStr2);

// 先判断是否有中文字符
for (iPosFlag = 0; iPosFlag < strlen(szInputStr1); iPosFlag ++)
{
if (szInputStr1[iPosFlag] < 0)     // 小于0则表示含有中文字符
{
printf("%s has Chinese character, please check!\n", szInputStr1);
return -1;
}
}

for (iPosFlag = 0; iPosFlag < strlen(szInputStr2); iPosFlag ++)
{
if (szInputStr2[iPosFlag] < 0)     // 小于0则表示含有中文字符
{
printf("%s has Chinese character, please check!\n", szInputStr2);
return -1;
}
}

// 再调用函数获取两个字符串的最长公共子串
GetLCSOfTwoStr(szInputStr1, szInputStr2);

return 0;
}

/**********************************************************************
* 功能描述： 获取两个字符串的最长公共子串
* 输入参数： pszInputStr1-输入字符串1
pszInputStr2-输入字符串2
* 输出参数： 无
* 返 回 值： 无
* 其它说明： 无
* 修改日期        版本号     修改人            修改内容
* ---------------------------------------------------------------------
* 20160322        V1.0     Zhou Zhaoxiong        创建
***********************************************************************/
void GetLCSOfTwoStr(INT8 *pszInputStr1, INT8 *pszInputStr2)
{
UINT32 iInnerLoopFlag  = 0;
UINT32 iOutterLoopFlag = 0;
UINT32 iPosFlag        = 0;
UINT32 iLCSLen         = 0;
INT32  iStartPos       = -1;
INT8   szLCS[100]      = {0};

if (pszInputStr1 == NULL || pszInputStr2 == NULL)
{
return;
}

for (iOutterLoopFlag = 0; iOutterLoopFlag < strlen(pszInputStr1); iOutterLoopFlag ++)
{
for (iInnerLoopFlag = 0; iInnerLoopFlag < strlen(pszInputStr2); iInnerLoopFlag ++)
{
if (pszInputStr1[iOutterLoopFlag] == pszInputStr2[iInnerLoopFlag])
{
for (iPosFlag = 1; pszInputStr1[iOutterLoopFlag+iPosFlag] != '\0'; iPosFlag ++)
{
if (pszInputStr1[iOutterLoopFlag+iPosFlag] != pszInputStr2[iInnerLoopFlag+iPosFlag]) // 遇到不相等的字符, 则退出比较
{
break;
}
}

if (iLCSLen < iPosFlag)
{
iLCSLen   = iPosFlag;
iStartPos = iOutterLoopFlag;
}
}
}
}

if (iStartPos == -1)
{
memset(szLCS, 0x00, sizeof(szLCS));
}
else
{
memcpy(szLCS, &pszInputStr1[iStartPos], iLCSLen);
}

if (iLCSLen > 0)
{
printf("%s和%s的最长公共子串是:%s, 其长度是:%d\n", pszInputStr1, pszInputStr2, szLCS, iLCSLen);
}
else
{
printf("%s和%s无公共子串!\n", pszInputStr1, pszInputStr2);
}
}

 
五、程序测试
我们将编写好的程序“GetLCS.c”上传到Linux机器，并使用“gcc -g -o GetLCS GetLCS.c”命令对该程序进行编译，生成“GetLCS”文件。下面对程序进行详细的测试。
1.输入字符串1为“abcdef”，字符串2为“hijkabm”时，程序运行情况如下：
Please input string1:
abcdef
InputStr1=abcdef
Please input string2:
hijkabm
InputStr2=hijkabm
abcdef和hijkabm的最长公共子串是:ab, 其长度是:2
 
2.输入字符串1为“1234!@#”，字符串2为“5678!@#1”时，程序运行情况如下：
Please input string1:
1234!@#
InputStr1=1234!@#
Please input string2:
5678!@#1
InputStr2=5678!@#1
1234!@#和5678!@#1的最长公共子串是:!@#, 其长度是:3
 
3.输入字符串1为“123你们好”，字符串2为“123”时，程序运行情况如下：
Please input string1:
123你们好
InputStr1=123你们好
Please input string2:
123
InputStr2=123
123你们好 has Chinese character, pleasecheck!
 
4.输入字符串1为“123abc”，字符串2为“abd ef”时，程序运行情况如下：
Please input string1:
123abc
InputStr1=123abc
Please input string2:
abd ef
InputStr2=abd
123abc和abd的最长公共子串是:ab, 其长度是:2
 
5.输入字符串1为“abcdef”，字符串2为“123456”时，程序运行情况如下：
Please input string1:
abcdef
InputStr1=abcdef
Please input string2:
123456
InputStr2=123456
abcdef和123456无公共子串!
 
六、需求扩展
基于本文中的需求和程序，我们可考虑对需求进行以下扩展：
1.如果两个字符串有多于一个最长公共子串，则都要将它们输出，即如果字符串1为“1234abcd”，字符串2为“abd12”，那么程序输入的最长公共子串为“12”和“ab”。
2.不限制输入字符串中不能出现中文字符，即如果字符串1为“我们123”，字符串2为“我们”，那么最长公共子串为“我们”。