字符串的展开

 

这是NOIP 2007提高组复赛的第2题，考察的是字符串的处理技术。题目详情和在线测试地址，在这里。

本题的特点，是字符串应当如何被展开的规则较为复杂。如何使自己的程序清楚地执行这些规则，是对程序员的挑战。

我花了一些时间，为这道题写代码。最终我写的代码应用了包括main()在内的7个函数，他们之间的相互调用关系如下：

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如果仔细观察其中的代码，你会发现：每个函数所用的代码行都很短，逻辑结构都很简单。

比如main()，是这样的：主要就是在扫描输入字符串的过程中，回答一个问题：遇到'-'要不要展开？

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在判断“要不要展开”的逻辑上，比较复杂，所以，我又写了一个函数shouldBeExpanded()，这个函数的结果，就是回答“要不要展开'-'”这个问题的。

shouldBeExpanded()的逻辑，也很简单：（10行代码：44～54）

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对于我们需要展开的'-'，其面对的局面就比较复杂了。因为有p1,p2,p3，共3个参数控制着如何展开'-'。如何处理这3个参数，以及按照怎样的顺序来处理这3个参数，成为考验程序员智慧的关键。

我的策略是：先考虑p3，它控制着展开字符序列的顺序。仔细观察expand()，你会发现，它只针对p3，进行了不同形式的展开。顺序展开的时候，用的是printCharSequenceAsc()，逆序展开的时候，用的是printCharSequenceDesc()。这两个函数的应用，使得expand()本身的代码逻辑异常简单：（13行代码）如下所示，注意：只对p3进行了判断。

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对于顺序展开的情况，printCharSequenceAsc()的代码更是极其简单：（7行代码）

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对于逆序展开的情况，printCharSequenceDesc()也是极其简单的7行代码：

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在展开'-'的过程中，还要考虑展示的是什么字符，这是由p1参数决定的，共有3种可能：小写字母、大写字母、'*'。所以printCharSequenceAsc()和printCharSequenceDesc()都会呼叫repeatChar()来展示合适的字符。

repeatChar()的逻辑结构也很简单：15行代码

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在我们上述分析的7个函数中，除了main()因为有空白行，输入数据部分在内，有25行代码。其他的函数，都只有十来行代码，甚至只有7行代码。

通过这道题目，我们认识到，将一个复杂的问题，分解成若干个小问题，用一个个小小的函数，逐个处理这些小问题，最终解决完整的大问题。这是我们在程序设计中要懂得的一种思维方式：分而治之。

巨大的挑战在于：

  1. 大问题如何分解成小问题：分成几个小问题？如何精确界定每个小问题所涵盖的范围？
  2. 如何设定各个函数之间呼叫时所需要传递的参数？

最后，我们还得到的一个经验就是：结构良好的函数关系，将使得某些函数被反复使用：repeatChar()。

设计结构良好的函数间关系，有助于提高代码的质量。本代码在在线测试中，一次性通过所有测试数据。

为了方便阅读，下面给出完整的源代码：

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/*
  Name: expand.c
  Copyright: All rights reserved.
  Author: fzd19zx@gmail.com
  Date: 24-01-12 17:21
  Description: NOIP2007年提高组第2道 
  http://tyvj.cpwz.cn/Problem_Show.asp?id=1053
*/

# include "stdio.h"

# define MAX_LENGTH (101)   /*字符串的长度上限*/

char st[MAX_LENGTH];    /*需要处理的字符串*/

int
        p1, /*决定填充的内容*/
        p2, /*填充字符的个数*/
        p3; /*填充字符的顺序*/

/*
功能：检查输入的两个字符参数：x,y是否同属于小写字母或数字。
返回：
0：x,y不同属于小写字母或数字；
1：x,y同属于小写字母或数字；
*/
int isSameType(char x, char y) {
    if (
        ('a'<=x && x<='z') && ('a'<=y && y<='z')    /*x,y同为小写字母*/
        ||
        ('0'<=x && x<='9') && ('0'<=y && y<='9')    /*x,y同为数字*/
    ) return 1;
    else
        return 0;
}

/*
功能：检查st[]中，下标为i的'-'字符（st[i]为'-'），是否需要被展开？
这部分功能的实现，必须严格按照题目的意思来描述。 
返回：
0：这个'-'不需要被展开;
1：这个'-'需要被展开。 
*/
int shouldBeExpanded(char st[], int i) {
    if ( 
        (i>=1 && i<=strlen(st)-2)   /*'-'的位置，不应该位于st[]的开始和末尾*/
        &&
        isSameType(st[i-1],st[i+1]) /*'-'左右两侧的字符同属于小写字母或数字*/
        &&
        st[i-1]<st[i+1] /*'-'右侧的字符严格大于左侧的字符*/ 
    ) return 1;
    else
        return 0;
}

/*
功能：根据p1的值显示字符，而且每个字符重复p2次
*/
void repeatChar(char c, int p1, int p2) {
    int i;

    if (
        p1==2 &&
        'a'<=c && c<='z'
        ) c=c+'A'-'a';
    if (p1==3) c='*';

    for (i=1; i<=p2; i=i+1) {
        printf("%c",c);
    }
    
    return;
}

/*
功能：从字符(x+1)一路顺序打印到(y-1)，根据p1的值显示字符，而且每个字符重复p2次
*/
void printCharSequenceAsc(char x, char y, int p1, int p2) {
    char i;
    for (i=x+1; i<=y-1; i=i+1) {
        repeatChar(i,p1,p2);
    }
    return;
}

/*
功能：从字符(x+1)一路逆序打印到(y-1)，根据p1的值显示字符，而且每个字符重复p2次
*/
void printCharSequenceDesc(char x, char y, int p1, int p2) {
    char i;
    for (i=y-1; i>=x+1; i=i-1) {
        repeatChar(i,p1,p2);
    }
    return;
}

/*
功能：根据i的位置，以及参数p1,p2,p3的指示，展开'-'（即把扩展出来的字符统统打印出来）
约定：该函数不判断'-'是否需要展开；也不判断i的合法/合理性。
*/
void expand(char st[], int i, int p1, int p2, int p3) {
    char c;
    int j;
    
    if (p3==1) {    /*按照p1,p2的指示，顺序展开'-' */
        printCharSequenceAsc(st[i-1],st[i+1],p1,p2);
    }
    else {  /*按照p1,p2的指示，逆序展开'-' */
        printCharSequenceDesc(st[i-1],st[i+1],p1,p2);
    }
    
    return;
}

int main() {

    int i;
    
    freopen("expand.in.txt","r",stdin);
    freopen("expand.out.txt","w",stdout);
    
    /*读入字符串st[], p1, p2, p3*/
    scanf("%d%d%d",&p1,&p2,&p3);
    scanf("%s",st);
    
    /*从左到右，扫描st中的每一个字符*/
    for (i=0; i<strlen(st); i=i+1) {
        if (st[i]!='-') printf("%c",st[i]);
        else {
            /*如果st[i]不需要展开，则输出str[i]本身*/
            if (!shouldBeExpanded(st,i)) printf("%c",st[i]);
            else {  /*否则的话，根据i的位置，以及参数p1,p2,p3的指示，展开'-'*/
                expand(st,i,p1,p2,p3);
            }
        }
    }
    
    return 0;
}
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