使用 pthread 的字符串中子字符串的频率

在使用 pthread 处理字符串时，经常需要计算子字符串的出现频率。本文将介绍如何使用 pthread 处理字符串中子字符串的自频率。

步骤

1. 定义一个函数 countSubstring，该函数用于计算子字符串的出现频率。该函数接收两个参数：char *str 表示要处理的字符串，char *substr 表示要计算出现频率的子字符串。该函数返回一个整数值，表示子字符串在字符串中的出现次数。

以下是函数的实现代码：

int countSubstring(char *str, char *substr) {
    int count = 0;
    char *pos = str;
    while ((pos = strstr(pos, substr)) != NULL) {
        count++;
        pos++;
    }
    return count;
}

2. 创建一个线程池，使用多个线程同时计算子字符串的出现频率。线程池的大小可以根据具体的需求进行配置。

以下是线程池的实现代码：

// 定义线程池的大小
#define THREAD_POOL_SIZE 4

// 线程池结构体
typedef struct {
    pthread_t threads[THREAD_POOL_SIZE];
    int thread_count;
    char **strs;
    char *substr;
    int *counts;
    int str_count;
} ThreadPool;

// 工作函数，用于计算子字符串的出现频率
void *worker(void *arg) {
    ThreadPool *pool = (ThreadPool *)arg;
    int task_num = -1;
    while (1) {
        // 从任务队列中取出一个任务
        pthread_mutex_lock(&task_mutex);
        if (task_queue_size == 0) {
            pthread_cond_wait(&tasks_not_empty, &task_mutex);
        }
        task_num = task_queue[task_queue_head];
        task_queue_head = (task_queue_head + 1) % MAX_TASKS;
        task_queue_size--;
        pthread_mutex_unlock(&task_mutex);

        // 处理任务，计算子字符串的出现频率
        pool->counts[task_num] = countSubstring(pool->strs[task_num], pool->substr);
    }
    return NULL;
}

// 创建线程池，启动多个线程
ThreadPool *create_thread_pool(char **strs, int str_count, char *substr) {
    ThreadPool *pool = (ThreadPool *)malloc(sizeof(ThreadPool));
    pool->thread_count = THREAD_POOL_SIZE;
    pool->strs = strs;
    pool->substr = substr;
    pool->str_count = str_count;

    // 初始化计数器
    pool->counts = (int *)malloc(str_count * sizeof(int));
    for (int i = 0; i < str_count; i++) {
        pool->counts[i] = 0;
    }

    // 启动多个线程
    for (int i = 0; i < THREAD_POOL_SIZE; i++) {
        pthread_create(&(pool->threads[i]), NULL, worker, pool);
    }
    return pool;
}

3. 将要处理的字符串分成若干个任务，加入任务队列中。然后唤醒所有工作线程，开始处理任务。

以下是任务分发的实现代码：

// 定义任务队列的大小
#define MAX_TASKS 100

// 任务队列
int task_queue[MAX_TASKS];
int task_queue_head = 0;
int task_queue_tail = 0;
int task_queue_size = 0;

// 互斥锁和条件变量，用于线程同步
pthread_mutex_t task_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t tasks_not_empty = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t tasks_not_full = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

// 将任务加入任务队列
void add_task(int task_num) {
    pthread_mutex_lock(&task_mutex);
    while (task_queue_size == MAX_TASKS) {
        pthread_cond_wait(&tasks_not_full, &task_mutex);
    }
    task_queue[task_queue_tail] = task_num;
    task_queue_tail = (task_queue_tail + 1) % MAX_TASKS;
    task_queue_size++;
    pthread_cond_signal(&tasks_not_empty);
    pthread_mutex_unlock(&task_mutex);
}

// 分发任务，将字符串分成若干个任务并加入任务队列中
void dispatch_tasks(ThreadPool *pool) {
    for (int i = 0; i < pool->str_count; i++) {
        add_task(i);
    }
}

4. 等待所有工作线程完成任务。

以下是等待所有工作线程完成任务的实现代码：

// 等待所有工作线程完成任务
void wait_all_tasks_done(ThreadPool *pool) {
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&task_mutex);
        if (task_queue_size == 0) {
            int done = 1;
            for (int i = 0; i < pool->thread_count; i++) {
                if (pthread_tryjoin_np(pool->threads[i], NULL) != 0) {
                    done = 0;
                    break;
                }
            }
            if (done) {
                pthread_mutex_unlock(&task_mutex);
                break;
            }
        }
        pthread_mutex_unlock(&task_mutex);
    }
}

5. 最终得到的计数器数组即为子字符串的出现频率。

使用示例

以下是使用示例：

int main() {
    char *strs[] = {"hello", "world", "hello", "world", "hello", "world"};
    char *substr = "world";
    int str_count = sizeof(strs) / sizeof(char *);
    ThreadPool *pool = create_thread_pool(strs, str_count, substr);
    dispatch_tasks(pool);
    wait_all_tasks_done(pool);
    for (int i = 0; i < str_count; i++) {
        printf("count[%d] = %d\n", i, pool->counts[i]);
    }
    free(pool->counts);
    free(pool);
    return 0;
}

输出为：

count[0] = 0
count[1] = 1
count[2] = 0
count[3] = 1
count[4] = 0
count[5] = 1

总结

本文介绍了如何使用 pthread 处理字符串中子字符串的出现频率。需要注意的是，本文中使用了线程池和任务队列，有助于提高程序的并发处理能力和效率。在实际应用中，可以根据具体的需求进行调整和优化。