bzoj4556 [Tjoi2016&Heoi2016]字符串(SA+二分答案+线段树)

本文介绍了一种解决字符串中特定子串最长公共前缀(LCP)问题的方法,通过使用后缀数组(SA)和二分查找技巧来高效地处理查询。文章详细解释了如何将查询排序,并利用线段树维护区间最小下标,从而达到O(nlogn+mlog²n)的时间复杂度。

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给定一个串S,每次询问S[a..b]中的子串与S[c..d]的lcp的最大值。

子串其实就可以当做后缀。那么每次就是求后缀[a..b]与c的lcp最大值。

我们考虑二分答案ans,用SA处理出h数组,那么就可以再二分答案得到c向前向后拓展的最远距离。即[l..r]中的串与c的lcp都>=ans,然后我们就要看这些串中是否有合法的,即是否存在一个串的下标在[a…b-ans+1]之间。

这怎么判断呢?我们可以把询问按a从大到小排序,然后用线段树维护区间最小下标即可。复杂度O(nlogn+mlog2n)

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
#define ll long long
#define inf 0x3f3f3f3f
#define N 100010
inline int read(){
    int x=0,f=1;char ch=getchar();
    while(ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
    while(ch>='0'&&ch<='9') x=x*10+ch-'0',ch=getchar();
    return x*f;
}
int n,m,sa[N],rk[N<<1],rk1[N],h[N],tmp[N],cnt[N],Log[N],ans[N],st[N][17];
char s[N];
struct quer{
    int l,r,x,y,id;
    friend bool operator<(quer a,quer b){return a.l>b.l;}
}qq[N];
struct node{
    int mn;
}tr[N<<2];
inline void initrmq(){
    Log[0]=-1;
    for(int i=1;i<=n;++i) st[i][0]=h[i],Log[i]=Log[i>>1]+1;
    for(int j=1;j<=Log[n];++j)
        for(int i=1;i<=n;++i){
            if(i+(1<<j-1)>n) break;
            st[i][j]=min(st[i][j-1],st[i+(1<<j-1)][j-1]);
        }
}
inline int lcp(int x,int y){
    if(x==y) return n-sa[x]+1;
    ++x;int t=Log[y-x+1];
    return min(st[x][t],st[y-(1<<t)+1][t]);
}
inline void build(int p,int l,int r){
    tr[p].mn=inf;if(l==r) return;
    int mid=l+r>>1;build(p<<1,l,mid);build(p<<1|1,mid+1,r);
}
inline void pushup(int p){
    tr[p].mn=min(tr[p<<1].mn,tr[p<<1|1].mn);
}
inline void change(int p,int l,int r,int x,int val){
    if(l==r){tr[p].mn=val;return;}
    int mid=l+r>>1;
    if(x<=mid) change(p<<1,l,mid,x,val);
    else change(p<<1|1,mid+1,r,x,val);pushup(p);
}
inline int qmin(int p,int l,int r,int x,int y){
    if(x<=l&&r<=y) return tr[p].mn;
    int mid=l+r>>1,res=inf;
    if(x<=mid) res=min(res,qmin(p<<1,l,mid,x,y));
    if(y>mid) res=min(res,qmin(p<<1|1,mid+1,r,x,y));
    return res;
}
inline bool jud(int len,int x,int b){
    int l=1,r=x;
    while(l<=r){
        int mid=l+r>>1;
        if(lcp(mid,x)>=len) r=mid-1;
        else l=mid+1;
    }int l1=r+1;l=x;r=n;
    while(l<=r){
        int mid=l+r>>1;
        if(lcp(x,mid)>=len) l=mid+1;
        else r=mid-1;
    }int r1=l-1;l=l1;r=r1;
    int y=qmin(1,1,n,l,r);return y<=b-len+1;
}
int main(){
//  freopen("str.in","r",stdin);
    n=read();int mm=read();scanf("%s",s+1);m='z';
    for(int i=1;i<=n;++i) cnt[s[i]]=1;
    for(int i=1;i<=m;++i) cnt[i]+=cnt[i-1];
    for(int i=n;i>=1;--i) rk[i]=cnt[s[i]];
    int k=0;
    for(int p=1;k!=n;p<<=1,m=k){
        for(int i=1;i<=m;++i) cnt[i]=0;
        for(int i=1;i<=n;++i) cnt[rk[i+p]]++;
        for(int i=1;i<=m;++i) cnt[i]+=cnt[i-1];
        for(int i=n;i>=1;--i) tmp[cnt[rk[i+p]]--]=i;
        for(int i=1;i<=m;++i) cnt[i]=0;
        for(int i=1;i<=n;++i) cnt[rk[tmp[i]]]++;
        for(int i=1;i<=m;++i) cnt[i]+=cnt[i-1];
        for(int i=n;i>=1;--i) sa[cnt[rk[tmp[i]]]--]=tmp[i];
        memcpy(rk1,rk,sizeof(rk1));rk[sa[1]]=k=1;
        for(int i=2;i<=n;++i){
            if(rk1[sa[i]]!=rk1[sa[i-1]]||rk1[sa[i]+p]!=rk1[sa[i-1]+p]) ++k;
            rk[sa[i]]=k;
        }
    }k=0;
    for(int i=1;i<=n;++i){
        if(rk[i]==1){h[1]=0;continue;}
        if(i==1||h[rk[i-1]]<=1) k=0;
        if(k) --k;
        while(s[i+k]==s[sa[rk[i]-1]+k]) ++k;
        h[rk[i]]=k;
    }m=mm;initrmq();
    for(int i=1;i<=m;++i)
        qq[i].l=read(),qq[i].r=read(),qq[i].x=read(),qq[i].y=read(),qq[i].id=i;
    sort(qq+1,qq+m+1);int now=n;build(1,1,n);
    for(int i=1;i<=m;++i){
        while(now&&now>=qq[i].l) change(1,1,n,rk[now],now),--now;
        int l=0,r=qq[i].y-qq[i].x+1,x=qq[i].x;
        while(l<=r){
            int mid=l+r>>1;
            if(jud(mid,rk[x],qq[i].r)) l=mid+1;
            else r=mid-1;
        }ans[qq[i].id]=l-1;
    }for(int i=1;i<=m;++i) printf("%d\n",ans[i]);
    return 0;
}
### BZOJ1461 字符串匹配 题解 针对BZOJ1461字符串匹配问题,解决方法涉及到了KMP算法以及树状数组的应用。对于此类问题,朴素的算法无法满足时间效率的要求,因为其复杂度可能高达O(ML²),其中M代表模式串的数量,L为平均长度[^2]。 为了提高效率,在这个问题中采用了更先进的技术组合——即利用KMP算法来预处理模式串,并通过构建失配树(也称为失败指针),使得可以在主串上高效地滑动窗口并检测多个模式串的存在情况。具体来说: - **前缀函数与KMP准备阶段**:先对每一个给定的模式串执行一次KMP算法中的pre_kmp操作,得到各个模式串对应的next数组。 - **建立失配树结构**:基于所有模式串共同构成的一棵Trie树基础上进一步扩展成带有失配链接指向的AC自动机形式;当遇到某个节点不存在对应字符转移路径时,则沿用该处失配链路直至找到合适的目标或者回到根部重新开始尝试其他分支。 - **查询过程**:遍历整个待查文本序列的同时维护当前状态处于哪一层级下的哪个子结点之中,每当成功匹配到完整的单词就更新计数值至相应位置上的f_i变量里去记录下这一事实。 下面是简化版Python代码片段用于说明上述逻辑框架: ```python from collections import defaultdict def build_ac_automaton(patterns): trie = {} fail = [None]*len(patterns) # 构建 Trie 树 for i,pattern in enumerate(patterns): node = trie for char in pattern: if char not in node: node[char]={} node=node[char] node['#']=i queue=[trie] while queue: current=queue.pop() for key,value in list(current.items()): if isinstance(value,int):continue if key=='#': continue parent=current[key] p=fail[current is trie and 0 or id(current)] while True: next_p=p and p.get(key,None) if next_p:break elif p==0: value['fail']=trie break else:p=fail[id(p)] if 'fail'not in value:value['fail']=next_p queue.append(parent) return trie,fail def solve(text, patterns): n=len(text) m=len(patterns) f=[defaultdict(int)for _in range(n)] ac_trie,_=build_ac_automaton(patterns) state=ac_trie for idx,char in enumerate(text+'$',start=-1): while True: trans=state.get(char,state.get('#',{}).get('fail')) if trans!=None: state=trans break elif '#'in state: state[state['#']['fail']] else: state=ac_trie cur_state=state while cur_state!={}and'#'in cur_state: matched_pattern_idx=cur_state['#'] f[idx][matched_pattern_idx]+=1 cur_state=cur_state['fail'] result=[] for i in range(len(f)-1): row=list(f[i].values()) if any(row): result.extend([sum((row[:j+1]))for j,x in enumerate(row[::-1])if x>0]) return sum(result) patterns=["ab","bc"] text="abc" print(solve(text,text)) #[^4] ```
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