POJ 3261 Milk Patterns(后缀数组+单调栈)

本文详细解析了POJ3261 MilkPatterns问题的解题思路,利用后缀数组和单调栈寻找序列中最长的可重叠重复子串,通过实例演示了如何高效解决此类算法挑战。

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POJ 3261 Milk Patterns(后缀数组+单调栈)

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Case Time Limit: 2000MS

Description

Farmer John has noticed that the quality of milk given by his cows varies from day to day. On further investigation, he discovered that although he can’t predict the quality of milk from one day to the next, there are some regular patterns in the daily milk quality.

To perform a rigorous study, he has invented a complex classification scheme by which each milk sample is recorded as an integer between 0 and 1,000,000 inclusive, and has recorded data from a single cow over N (1 ≤ N ≤ 20,000) days. He wishes to find the longest pattern of samples which repeats identically at least K (2 ≤ KN) times. This may include overlapping patterns – 1 2 3 2 3 2 3 1 repeats 2 3 2 3 twice, for example.

Help Farmer John by finding the longest repeating subsequence in the sequence of samples. It is guaranteed that at least one subsequence is repeated at least K times.

Input

Line 1: Two space-separated integers: N and K
Lines 2..N+1: N integers, one per line, the quality of the milk on day i appears on the *i*th line.

Output

Line 1: One integer, the length of the longest pattern which occurs at least K times

Sample Input

8 2
1
2
3
2
3
2
3
1

Sample Output

4

题意

  求可重叠k次的最长重复子串。

解题思路

  先利用后缀数组得到height数组,论文里面说的是利用二分分组,对于同一组的就有公共前缀,然后找到最优解。我在这里的处理跟论文中的不一样,用了单调栈,去找到每个点的左右第一个比它小的值,根据左右可以得到一个区间,那么对于每个区间都是独立的一个组,区间的长度就是子串出现的次数,所求的子串就是该区间内最短前缀,这样求出最优就行了。单调栈的复杂度是O(n)。唯一要注意的就是这题的值可能为0。

代码

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <stack>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int maxn = 2e4+50;
const int mod = 1e6+50;

int wa[mod],wb[mod],wv[mod],wt[mod],n,k;

int cmp(int *r,int a,int b,int l)
{
    return r[a]==r[b]&&r[a+l]==r[b+l];
}
void da(int r[],int sa[],int n,int m)
{
    int i,j,p,*x=wa,*y=wb,*t;
    for(i=0; i<m; i++) wt[i]=0;
    for(i=0; i<n; i++) wt[x[i]=r[i]]++;
    for(i=1; i<m; i++) wt[i]+=wt[i-1];
    for(i=n-1; i>=0; i--) sa[--wt[x[i]]]=i;
    for(j=1,p=1; p<n; j*=2,m=p)
    {
        for(p=0,i=n-j; i<n; i++) y[p++]=i;
        for(i=0; i<n; i++) if(sa[i]>=j) y[p++]=sa[i]-j;
        for(i=0; i<n; i++) wv[i]=x[y[i]];
        for(i=0; i<m; i++) wt[i]=0;
        for(i=0; i<n; i++) wt[wv[i]]++;
        for(i=1; i<m; i++) wt[i]+=wt[i-1];
        for(i=n-1; i>=0; i--) sa[--wt[wv[i]]]=y[i];
        for(t=x,x=y,y=t,p=1,x[sa[0]]=0,i=1; i<n; i++)
            x[sa[i]]=cmp(y,sa[i-1],sa[i],j)?p-1:p++;
    }
    return;
}
int sa[maxn],rankk[maxn],height[maxn];

void getheight(int *r,int *sa,int n)
{
    int i,j,k=0;
    for(i=1; i<=n; i++) rankk[sa[i]]=i;
    for(i=0; i<n; height[rankk[i++]]=k)
        for(k?k--:0,j=sa[rankk[i]-1]; r[i+k]==r[j+k]; k++);
    for(int i=n; i>=1; --i) ++sa[i],rankk[i]=rankk[i-1];
}

int arr[maxn],l[maxn],r[maxn];
stack<int> s;

int main()
{
#ifdef DEBUG
    freopen("in.txt","r",stdin);
#endif // DEBUG
    scanf("%d%d",&n,&k);
    for(int i=0; i<n; i++) scanf("%d",&arr[i]),arr[i]++;
    arr[n]=0;
    if(k==1)
    {
        printf("%d\n",n);
        return 0;
    }
    da(arr,sa,n+1,mod);
    getheight(arr,sa,n);
    height[1]=0;
    while(!s.empty()) s.pop();
    for(int i=1 ; i<=n ; i++)
    {
        while(s.size() && height[s.top()] >= height[i]) s.pop();
        if(s.empty()) l[i] = 1;
        else l[i] = s.top();
        s.push(i);
    }
    while(!s.empty()) s.pop();
    for(int i=n ; i>=1 ; i--)
    {
        while(s.size() && height[s.top()] >= height[i]) s.pop();
        if(s.empty()) r[i] = n+1;
        else r[i] = s.top();
        s.push(i);
    }
    int ans=0;
    for(int i=2; i<=n; i++) if(r[i]-l[i]>=k) ans=max(height[i],ans);
    printf("%d\n",ans);
    return 0;
}
内容概要:该研究通过在黑龙江省某示范村进行24小时实地测试,比较了燃煤炉具与自动/手动进料生物质炉具的污染物排放特征。结果显示,生物质炉具相比燃煤炉具显著降低了PM2.5、CO和SO2的排放(自动进料分别降低41.2%、54.3%、40.0%;手动进料降低35.3%、22.1%、20.0%),但NOx排放未降低甚至有所增。研究还发现,经济性和便利性是影响生物质炉具推广的重要因素。该研究不仅提供了实际排放数据支持,还通过Python代码详细复现了排放特征比较、减排效果计算和结果可视化,进一步探讨了燃料性质、动态排放特征、碳平衡计算以及政策建议。 适合人群:从事环境科学研究的学者、政府环保部门工作人员、能源政策制定者、关注农村能源转型的社会人士。 使用场景及目标:①评估生物质炉具在农村地区的推广潜力;②为政策制定者提供科学依据,优化补贴政策;③帮助研究人员深入了解生物质炉具的排放特征和技术改进方向;④为企业研发更高效的生物质炉具提供参考。 其他说明:该研究通过大量数据分析和模拟,揭示了生物质炉具在实际应用中的优点和挑战,特别是NOx排放增的问题。研究还提出了多项具体的技术改进方向和政策建议,如优化进料方式、提高热效率、建设本地颗粒厂等,为生物质炉具的广泛推广提供了可行路径。此外,研究还开发了一个智能政策建议生成系统,可以根据不同地区的特征定制化生成政策建议,为农村能源转型提供了有力支持。
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