输入两串字符串，利用函数还有指针，找出两串字符串相同的字符段，并输出相同字符串的起始位置。 例：输入fu#stuentgh和student，函数返回值为4，若没有，返回-1. 用

<think>嗯，我现在要解决这个问题：输入两个字符串，找出它们相同的字符段，并输出相同字符串的起始位置。比如输入“fu#stuentgh”和“student”，函数返回4。如果没找到就返回-1。我得用C语言，还要用函数和指针来处理。这个问题看起来像是字符串匹配的问题，可能需要比较两个字符串的所有可能的子串。 首先，我得理解题目要求。题目中的“相同的字符段”应该是指最长的公共子串还是任意长度的公共子串？例子中，“student”在第一个字符串中的位置是从第4个字符开始（假设索引从0开始还是从1开始？例子返回4，可能用户指的是从0开始的话，比如原字符串中“s”的位置是4？比如原例子的第一个字符串是“fu#stuentgh”，可能分解一下：f, u, #, s, t, u, e, n, t, g, h。那“s”的位置是索引3，但例子返回4，可能用户这里的起始位置是从1开始计数的。所以需要明确起始位置的计数方式。但可能用户希望的是，当两个字符串有连续相同的部分时，找到第一个出现的位置。比如在第一个字符串中，可能存在多个匹配的位置，要找到第一个出现的位置。 假设例子中的第一个字符串是“fu#stuentgh”，第二个是“student”。那么第一个字符串中的“stuent”可能和第二个字符串的“student”部分匹配。但是例子中的返回值为4，可能起始位置是4（从0开始的话，s的位置是3，但输出4，可能用户例子中的起始位置是从1开始？或者可能我哪里理解错了。需要再仔细看例子。 比如原例子的第一个输入是“fu#stuentgh”，第二个是“student”，函数返回4。那假设第一个字符串中的相同部分是“stu”，或者更长的部分？或者可能“stuent”和“student”的最长公共子串？ 或者可能例子中的正确匹配是“stu”后面的部分？比如第一个字符串中的“stuent”和第二个字符串的“student”是否有重叠？比如第二个字符串是s-t-u-d-e-n-t，而第一个字符串中的s-t-u-e-n-t。可能这里有一个共同的子串比如“stu”或者“tudent”之类的？或者可能例子中的正确起始位置是4，可能索引从0开始的话，原字符串中的“s”在位置3，那可能例子中的起始位置是从1开始计数，所以返回4。或者可能原例子中的两个字符串的公共部分是“tudent”？比如第一个字符串中的“t”在某个位置？ 可能我需要先不管例子，先想如何解决这个问题的一般情况。 思路大概是：对于两个字符串s1和s2，找出最长的公共子串，并返回其在s1中的起始位置。如果没有，返回-1。或者题目是否要求只要存在至少一个公共字符段（不管长度？）或者要求最长的那个？或者只要存在任意长度的连续相同字符段？题目中的例子中的返回值是4，可能只要找到第一个出现的位置，不管长度，但可能题目要求的是最长的公共子串，或者找到第一个匹配的位置。 根据题目描述中的例子，输入两个字符串，函数返回相同字符段的起始位置。例如，输入第一个字符串“fu#stuentgh”和“student”，输出4。可能这里的相同字符段是“stu”，即第一个字符串中的s的位置是索引3，但返回4，可能起始位置是1-based的。所以原例子中的s在第一个字符串中的位置是第4个字符（假设原字符串的索引是0-based的话，f是0，u是1，#是2，s是3，所以返回3的话，如果用户给出的例子返回4，可能用户期望的是1-based的索引。所以可能需要将找到的位置+1返回？或者例子可能有其他情况，比如实际匹配的是更长的子串？ 可能需要更详细的分析例子。比如，假设第一个字符串是"fu#stuentgh"，分解为字符数组： 索引：0:f,1:u,2:#,3:s,4:t,5:u,6:e,7:n,8:t,9:g,10:h 第二个字符串是"student"，分解为s(0),t(1),u(2),d(3),e(4),n(5),t(6) 现在，要找两个字符串中的最长公共子串，并返回在第一个字符串中的起始位置。例如，可能子串是“stu”（s在第一个字符串的位置3，但第二个字符串中的s是起始位置0），但可能最长的是“tudent”吗？或者可能不是。例如，第一个字符串中的stuent（索引3到8：s,t,u,e,n,t）和第二个字符串的student（s,t,u,d,e,n,t）可能有部分重叠。例如，可能第一个字符串中的“stu”和第二个字符串中的“stu”匹配，那么起始位置是3（0-based）或者4（1-based）。而例子中返回4，说明可能起始位置是1-based的。所以在代码中需要返回第一个字符串中的起始位置（1-based）。 所以问题转化为：在两个字符串中寻找最长的公共连续子串，并返回该子串在第一个字符串中的起始位置（1-based），如果有多个相同长度的最长子串，则返回第一个出现的。如果没有，返回-1。 那如何实现这个呢？ 可能的步骤是： 1. 遍历第一个字符串的所有可能的子串起点和终点。 2. 对于每个子串，检查它是否存在于第二个字符串中。 3. 记录所有存在的子串中最长的那个，并且记录其在第一个字符串中的起始位置。 4. 如果有多个相同长度的最长子串，选第一个出现的。 5. 如果没有公共子串，则返回-1。 但是这样的方法时间复杂度很高，尤其是当字符串很长的时候。但是对于这个问题，可能用户给出的例子中的字符串长度不大，所以可以用这种方法。 或者，有没有更高效的算法？比如动态规划的方法，求最长公共子串的长度，并记录位置。 动态规划方法通常是用来求最长公共子串的长度的，并且可以记录位置。例如，构造一个二维数组dp[i][j]表示以s1的第i个字符和s2的第j个字符结尾的最长公共子串的长度。当s1[i-1] == s2[j-1]时，dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1。否则，dp[i][j] =0。这样，遍历所有i和j，记录最大的dp[i][j]的值，以及对应的位置。 这个方法的时间复杂度是O(n*m)，其中n和m是两个字符串的长度。这可能对于较长的字符串来说效率较低，但对于一般情况可能可以接受。 但是，题目中要求的不是最长公共子串的长度，而是找到两个字符串中相同的字符段（可能只要存在至少一个公共子串，或者最长的一个？例子中的返回值是4，可能对应的是第一个出现的公共子串的起始位置，而不一定是最长的。需要根据例子来分析。 假设在例子中，第一个字符串中的“stuent”和第二个字符串中的“student”可能存在的最长公共子串是“stu”（长度3），或者可能是“ent”（长度3），或者其他？或者可能最长的是“tent”？ 需要具体比较： 例如，第一个字符串中的s在位置3，第二个字符串中的s在位置0。当比较的时候，s相同，那么看后面的字符是否相同。第一个字符串的t在位置4，第二个字符串的t在位置1。相同。然后第一个字符串的u在位置5，第二个字符串的u在位置2。相同。然后第一个字符串的e在位置6，第二个字符串的d在位置3，不相同。所以此时公共子串是stu，长度3，起始位置在第一个字符串中的3（0-based），即返回3+1=4？所以用户例子中的结果正确。 所以问题转化为找到最长的公共子串，并返回其在第一个字符串中的起始位置（1-based）。如果有多个最长公共子串，返回第一个出现的起始位置。 所以，现在需要实现这个逻辑。使用动态规划的方法来找到最长公共子串的起始位置。 那么，如何记录起始位置呢？ 在动态规划的过程中，每次当dp[i][j]的值大于当前的最大值时，记录下此时的i的位置，即第一个字符串中的结束位置，然后根据长度和结束位置来计算起始位置。 例如，假设最大长度是max_len，结束位置在i-1（因为dp数组的索引i对应s1的第i个字符，s1的索引是0-based的话），那么起始位置是i - max_len。 所以，在代码中，可以用动态规划来记录最长公共子串的长度和其在s1中的结束位置，然后计算起始位置。 然后，如果存在多个相同长度的最长子串，取第一个出现的，这可能需要调整动态规划的记录方式，确保在出现更早的起始位置时，优先记录。 或者，当找到同样长度的子串时，保留较早出现的位置。 综上，步骤大概是： - 初始化变量max_len来记录最长公共子串的长度，start_pos记录其在s1中的起始位置（0-based）。 - 创建一个二维数组dp，大小为 (len1+1) x (len2+1)，初始化为0。 - 遍历i从1到len1，遍历j从1到len2： - 如果s1[i-1] == s2[j-1]，则dp[i][j] = dp[i-1][j-1] +1。 - 否则，dp[i][j] =0。 - 如果dp[i][j] > max_len，则更新max_len为dp[i][j]，并记录此时的起始位置i - max_len。 - 遍历结束后，如果max_len >0，则返回起始位置+1（转换为1-based），否则返回-1。 例如，在例子中： s1是"fu#stuentgh"，s2是"student"。 当i=3（s1[3]是's'），j=0（s2[0]是's'），此时dp[4][1]=1（因为s1[3]==s2[0]），然后i=4，j=1，s1[4]是't'，s2[1]是't'，此时dp[5][2] = dp[4][1]+1=2。接着i=5，j=2，s1[5]是'u'，s2[2]是'u'，所以dp[6][3]=3。此时max_len变成3，起始位置是i - max_len =5 -3 =2？或者 i=6（对应s1的第6个字符？可能需要仔细看索引。 或者，假设i和j对应的是s1的i-1和s2的j-1的字符。例如，当i=4时，s1[i-1]是索引3的字符，即's'？ 或者，可能我的索引处理有问题，需要仔细分析。 可能在这个例子中，i和j的循环是从1到len1和len2。例如，s1的长度是len1，s2是len2。对于i=1到len1，j=1到len2，对应的字符是s1[i-1]和s2[j-1]。 当比较到i=4（s1[3]是's'），j=1（s2[0]是's'）时，相等，所以dp[4][1] = dp[3][0] +1 = 1。此时max_len变为1，起始位置是i - max_len =4-1=3，对应的s1中的位置是3（0-based），即返回4（1-based）。 接下来，i=5，j=2，s1[4]是't'，s2[1]是't'，此时dp[5][2] = dp[4][1]+1=2。此时max_len=2，起始位置是5-2=3（0-based）。 i=6，j=3，s1[5]是'u'，s2[2]是'u'，所以dp[6][3] =3，max_len=3，起始位置是6-3=3（0-based）。对应的起始位置3（0-based）即返回4（1-based）。 这样，例子中的返回值是正确的。 所以这个动态规划的方法可以找到最长公共子串的长度和起始位置。 现在需要将这个方法用C语言实现，用函数和指针来处理。 函数的参数应该是两个字符串，返回值为int，即起始位置（1-based）或-1。 但需要注意，题目中的例子返回的是4，即起始位置是3（0-based）转为4（1-based）。所以在计算的时候，返回的是起始位置+1。 所以，现在需要实现： 函数原型：int find_common_segment(char *s1, char *s2); 函数内部： - 计算两个字符串的长度len1和len2。 - 创建二维数组dp，尺寸为(len1+1) x (len2+1)。 - 初始化max_len和start_pos为0和-1. - 遍历i从1到len1： 遍历j从1到len2： if s1[i-1] == s2[j-1]，则dp[i][j] = dp[i-1][j-1] +1. 否则，dp[i][j]=0. if dp[i][j] > max_len: max_len = dp[i][j] start_pos = i - max_len - 最后，如果max_len >0，返回start_pos +1（转为1-based），否则返回-1. 但需要注意，如果有多个相同长度的子串，应该返回第一个出现的。例如，当在后面的位置有一个同样长度的子串时，是否会被覆盖？比如，如果之后出现同样长度的子串，此时start_pos会被更新为更后面的位置吗？ 比如，假设前面的最长是3，后面又出现一个3长度的，那么start_pos会被后面的i - max_len覆盖，导致返回的是后面出现的起始位置。这与题目中的要求是否冲突？ 题目中的例子可能需要返回第一个出现的最长子串的起始位置。因此，在动态规划中，当遇到同样长度的子串时，应该保留原来的start_pos，而不是更新。因此，在代码中，当dp[i][j]等于当前max_len时，不更新start_pos。只有当dp[i][j]严格大于max_len时，才更新。 例如，初始max_len是0。当找到一个长度为1的子串，max_len变成1，start_pos更新。之后，如果找到一个长度为1的子串，但出现的位置更早，那么会被忽略，因为max_len不会改变。所以这样得到的start_pos是第一个最长的子串的起始位置吗？ 或者，可能当max_len被多次达到同样的值时，start_pos会被更新为最后出现的位置？ 比如，假设有一个更长的子串出现在后面，那么没问题。但是如果出现同样长度的子串在更早的位置，是否会被覆盖？ 例如，假设两个相同长度的子串，第一个出现在位置3，第二个出现在位置5。动态规划的方法会因为第一次发现长度为3的时候记录位置3，之后当再次遇到长度为3的子串时，max_len没有改变，所以start_pos不会被更新。这样，返回的是第一次出现的最长子串的位置，这可能符合题目要求。 所以代码中的处理是正确的，会返回最长子串中第一个出现的起始位置。 那这样的话，代码的逻辑是正确的。 现在，如何在C语言中实现这个动态规划？ 需要注意二维数组的创建。由于C语言中无法直接声明动态大小的二维数组，可能需要使用一维数组模拟，或者使用指针数组。或者，如果字符串长度不是特别大，可以使用栈上的数组，但通常更安全的方式是使用堆内存。 例如，假设两个字符串的长度分别为len1和len2，那么需要创建一个二维数组dp[len1+1][len2+1]。这可能需要动态分配内存。例如： int **dp = (int **)malloc((len1 +1) * sizeof(int *)); for (int i=0; i<=len1; i++) { dp[i] = (int *)malloc((len2 +1) * sizeof(int)); } 然后初始化所有元素为0。 或者，为了优化空间，可以用一维数组，因为每次计算dp[i][j]只需要dp[i-1][j-1]，所以可以用一维数组，并不断更新。例如，可以使用一个一维数组prev，然后每次迭代时保存当前行的数据，并覆盖之前的数据。这样可以减少空间复杂度到O(min(len1, len2))。但可能对于代码的编写来说更复杂。 不过，对于这个问题来说，可能直接使用二维数组更直观。 另外，需要注意字符串的长度可能为0的情况，需要处理边界条件。 现在，编写函数的大致步骤： 1. 计算两个字符串的长度。 2. 处理特殊情况：如果任一字符串长度为0，返回-1. 3. 创建二维数组dp，并初始化为0. 4. 初始化max_len=0，start_pos=-1. 5. 遍历i从1到len1: 遍历j从1到 len2: 如果s1[i-1] == s2[j-1]: dp[i][j] = dp[i-1][j-1] +1 if dp[i][j] > max_len: max_len = dp[i][j] start_pos = i - max_len // 在s1中的结束位置是i-1，所以起始位置是i - max_len else: dp[i][j] =0 6. 释放动态分配的二维数组。 7. 如果max_len >0，返回start_pos +1（转换为1-based），否则返回-1. 需要注意的是，在C语言中，数组的索引是从0开始的，所以i和j的循环处理要正确。 例如，假设s1是"abc"，i的范围是1到3： i=1 → s1[0] = 'a' i=3 → s1[2] = 'c' 所以，当i=3时，s1[i-1]是正确访问的。 现在，测试一下例子： s1 = "fu#stuentgh"，其各个字符的索引（0-based）如下： 0: f 1: u 2: # 3: s 4: t 5: u 6: e 7: n 8: t 9: g 10: h s2 = "student"的索引： 0: s 1: t 2: u 3: d 4: e 5: n 6: t 在动态规划过程中，当i=4（s1的索引3，字符's'），j=1（s2的索引0，字符's'）时，相等，所以dp[4][1] = 1。此时max_len变为1，start_pos =4-1=3 → 0-based起始位置3，即返回4（1-based）。 之后，i=5（s1[4]='t'），j=2（s2[1]='t'），相等。此时dp[5][2] = dp[4][1]+1=2。max_len变为2，start_pos=5-2=3 →起始位置3. i=6（s1[5]='u'），j=3（s2[2]='u'），相等。dp[6][3] = dp[5][2]+1=3。max_len变为3，start_pos=6-3=3 →起始位置3. i=7（s1[6]='e'），j=4（s2[3]='d'）：不相等，dp[7][4]=0. 此时，max_len保持3，start_pos=3. 后面可能还有其他的匹配，但长度可能更短。例如，s1中的e在索引6，s2中的e在索引4。这时候可能需要后续的匹配，但当前的最大长度是3. 因此，最终start_pos是3（0-based），返回3+1=4，符合例子。 所以，这个算法是正确的。 现在，考虑如何用C语言实现这个函数，并且使用指针。题目中要求使用函数和指针，所以函数参数是两个字符串指针，返回int。 此外，在C语言中，动态分配二维数组可能会有内存泄漏的问题，需要记得释放分配的内存。 所以，代码的大致结构： #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> int find_common_segment(char *s1, char *s2) { int len1 = strlen(s1); int len2 = strlen(s2); if (len1 ==0 || len2 ==0) { return -1; } int max_len = 0; int start_pos = -1; // 创建dp数组 int **dp = (int **)malloc((len1 +1) * sizeof(int *)); for (int i=0; i <= len1; i++) { dp[i] = (int *)calloc(len2 +1, sizeof(int)); // 初始化为0 } for (int i=1; i <= len1; i++) { for (int j=1; j <= len2; j++) { if (s1[i-1] == s2[j-1]) { dp[i][j] = dp[i-1][j-1] +1; if (dp[i][j] > max_len) { max_len = dp[i][j]; start_pos = i - max_len; // 0-based起始位置 } } else { dp[i][j] = 0; } } } // 释放内存 for (int i=0; i <= len1; i++) { free(dp[i]); } free(dp); if (max_len >0) { return start_pos +1; // 转为1-based } else { return -1; } } // 测试例子 int main() { char s1[] = "fu#stuentgh"; char s2[] = "student"; int result = find_common_segment(s1, s2); printf("返回值：%d\n", result); // 应该输出4 return 0; } 但是，这个代码存在一个问题：当有多个相同长度的最长公共子串时，会记录最后一个出现的，而不是第一个。例如，假设第一个出现的最长子串在某个位置，后面又出现同样长度的子串，那么start_pos会被更新为后面的位置。这与题目中的例子是否要求第一个出现的相冲突？ 例如，假设s1是“abcxyzabc”，s2是“xyzabc”，那么最长公共子串是“abc”（长度3）出现在后面，或者“xyz”出现在前面。此时，动态规划的方法会找到后面出现的“abc”作为最长子串，还是前面的“xyz”？ 这可能根据dp的遍历顺序而定。例如，当遍历到后面的i和j时，如果发现更长的子串，或者同样长度的子串，max_len会被更新吗？ 比如，假设前面有一个最长子串长度为3，后面又有一个同样长度的子串，此时在代码中，因为dp[i][j]等于max_len，所以不会更新start_pos，所以start_pos还是前面的那个起始位置？ 不，在代码中，当dp[i][j]等于max_len的时候，不会进入if条件，所以不会更新。例如，当前max_len是3，当遇到另一个dp[i][j]等于3的时候，条件dp[i][j] > max_len不满足，所以不会更新start_pos。所以start_pos仍然是第一个出现的最长子串的起始位置。 哦，不，原代码中的条件是： if (dp[i][j] > max_len) { max_len = dp[i][j]; start_pos = i - max_len; } 所以，只有当当前dp值大于max_len时，才会更新。当等于的时候，不会处理。所以，当最长子串的长度是3，之后出现的同样长度的子串不会被处理。因此，start_pos记录的是第一个出现的最长子串的起始位置。 那是否正确？ 例如，s1是“ababc”，s2是“abcab”. 最长公共子串是“ab”和“abc”（如果存在的话）。或者假设有一个更长的例子。比如，s1是“abcxabc”，s2是“abcxabc”，那么最长公共子串是整个字符串，此时start_pos是0-based的0，返回1。正确。 假设，s1是“xyzabc”，s2是“abcxyz”，那么最长公共子串是“abc”或者“xyz”。在比较时，哪边会被先找到？ 例如，在i=1（s1[0]是x），j=4（s2[3]是x）的时候，当比较x和x时，可能开始匹配。如果后续的字符不同，这可能形成长度为1的子串。而最长公共子串可能是“xyz”长度3或者“abc”长度3。假设在遍历时，先找到“xyz”的位置，后面又找到“abc”的位置，此时max_len是3，但后面出现的同样长度不会改变start_pos。所以会返回第一个出现的位置？ 不，不一定。例如，假设s1是“xyzabc”，s2是“abcxyz”： 当i=1（x）时，j=4（x）：相等，dp[1][4]=1。max_len=1，start_pos=0. 当i=2（y），j=5（y）：相等，dp[2][5] = dp[1][4] +1=2. max_len=2，start_pos=0. i=3（z），j=6（z）：dp[3][6]=3. max_len=3，start_pos=0. 然后，当i=4（a），j=1（a）：相等，dp[4][1]=1.此时max_len仍为3. 当i=5（b），j=2（b）：相等，dp[5][2]=2. i=6（c），j=3（c）：dp[6][3]=3.此时max_len等于3，所以不会更新start_pos。此时i=6 -3=3。start_pos是3，而之前的start_pos是0。此时，由于dp[i][j]等于max_len，所以不会更新。所以最终返回的是start_pos=0，转换为1-based是1。 所以，动态规划的方法会记录第一个出现的最长子串的起始位置。 所以，代码中的逻辑是正确的。 因此，这段代码应该能够正确处理题目中的例子，并且返回正确的起始位置。 接下来，测试代码中的例子。在main函数中，s1是“fu#stuentgh”，s2是“student”，运行后的返回值应该是4。运行代码，查看结果是否正确。 另外，需要处理其他情况，例如没有公共子串的情况，返回-1。 例如，s1是“abcd”，s2是“efg”，函数返回-1. 综上，这个代码应该满足题目要求，使用函数和指针（通过参数传递字符串指针），并且通过动态规划找到最长的公共子串的起始位置。</think>以下是解决该问题的分步说明和代码实现： ### 思路分析 1. **问题理解**：在两个字符串中查找最长的公共连续子串，并返回该子串在第一个字符串中的起始位置（1-based）。若不存在公共子串，返回-1。 2. **动态规划方法**： - 定义二维数组 `dp[i][j]` 表示以第一个字符串的第 `i` 个字符和第二个字符串的第 `j` 个字符结尾的最长公共子串长度。 - 当字符匹配时，递推公式为 `dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1`。 - 记录最长公共子串的长度及其起始位置。 ### 代码实现 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> int find_common_segment(char *s1, char *s2) { int len1 = strlen(s1); int len2 = strlen(s2); if (len1 == 0 || len2 == 0) return -1; int max_len = 0; int start_pos = -1; // 动态分配二维数组并初始化 int **dp = (int **)malloc((len1 + 1) * sizeof(int *)); for (int i = 0; i <= len1; i++) { dp[i] = (int *)calloc(len2 + 1, sizeof(int)); } for (int i = 1; i <= len1; i++) { for (int j = 1; j <= len2; j++) { if (s1[i-1] == s2[j-1]) { dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1; if (dp[i][j] > max_len) { max_len = dp[i][j]; start_pos = i - max_len; // 计算起始位置（0-based） } } else { dp[i][j] = 0; } } } // 释放内存 for (int i = 0; i <= len1; i++) { free(dp[i]); } free(dp); return (max_len > 0) ? (start_pos + 1) : -1; // 转为1-based } int main() { char s1[] = "fu#stuentgh"; char s2[] = "student"; int result = find_common_segment(s1, s2); printf("起始位置：%d\n", result); // 应输出4 return 0; } ``` ### 关键步骤说明 1. **初始化二维数组**：使用动态内存分配创建二维数组 `dp`，并初始化为0。 2. **填充动态规划表**：遍历两个字符串的所有字符组合，根据字符是否匹配更新 `dp` 数组。 3. **记录最长子串**：在遍历过程中，实时更新最长公共子串的长度及其起始位置。 4. **结果处理**：根据最长子串长度判断返回值，若存在则返回1-based的起始位置，否则返回-1。 ### 示例验证 - **输入**：`s1 = "fu#stuentgh"` 和 `s2 = "student"` - **处理过程**： - 最长公共子串为 `"stu"`，长度3。 - 在 `s1` 中的起始位置为3（0-based），转换为1-based即4。 - **输出**：4 此方法通过动态规划高效解决了问题，时间复杂度为 $O(n \cdot m)$，空间复杂度为 $O(n \cdot m)$，适用于一般规模的字符串处理。