KMP求周期uva10298

本文深入探讨了如何通过构建next数组和利用字符串周期性的特性,解决字符串周期问题的算法实现。详细介绍了核心算法步骤,包括获取next数组、判断周期长度并输出结果的过程,适合对字符串操作和算法优化感兴趣的读者。

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题意:给出字符串,问其周期

注意:len%(i-next[i])==0时代表字符串刚刚是子串的整数倍

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<string>
using namespace std;
const int maxn=1000100;
int next[maxn];
string a;
void getnext()
{
    int i=0,j=-1;
    int len=a.size();
    next[0]=-1;
    while(i<len)
    {
        if(j==-1||a[i]==a[j])
        {
            i++,j++;
            next[i]=j;
        }
        else j=next[j];
    }
}
void solve()
{
    int len=a.size();
    int k=len-next[len];
    if(len%k==0)cout<<len/k;
    else cout<<1;
    cout<<endl;
}
int main()
{
    //freopen("in.txt","r",stdin);
    while(true)
    {
        cin>>a;
        if(a==".")break;
        getnext();
        solve();
    }
    return 0;
}



<think>嗯,用户问的是KMP算法中的周期概念及其应用。首先,我需要回忆一下KMP算法的基本结构和next数组的作用。KMP算法主要用于字符串匹配,其核心是通过next数组避免回溯,提高匹配效率。而周期这个概念可能和字符串的重复模式有关。 根据引用中的资料,特别是引用[4]提到,字符串的周期Q是proper前缀,且原字符串是Q+Q的前缀。这说明周期是指字符串可以由某个子串重复多次构成。例如,像“abcabcabc”这样的字符串,周期Q是“abc”,重复三次。 接下来,next数组如何与周期相关联呢?引用[1]、[3]、[5]都提到next数组可以用于判断周期性。比如引用[3]中的例子,当next数组的值满足特定条件时,可能存在周期性。例如,若字符串长度n减去next[n]的值d能够整除n,那么d就是周期长度。 需要解释清楚周期KMP中的具体定义,以及如何通过next数组来判断。用户可能想知道为什么next数组能反映周期性,这里需要结合next数组的计算过程来说明。每次计算next[i]时,寻找的是最长相同前后缀,如果字符串有周期性,那么最长前后缀可能会有一定的重复模式。 然后,应用方面,引用[1]提到判断字符串前缀的周期性,这在处理重复模式的问题时非常有用,比如数据压缩或模式识别。需要举一个具体的例子,比如字符串“abcabcab”,其next数组最后一个值是6,n=9,所以周期长度是9-6=3,即“abc”。 可能用户还希望了解如何实际应用这一特性,比如在算法题中判断字符串是否有周期,或者利用周期性优化某些操作。需要确保解释清晰,并引用相关的参考资料来支持论点。 另外,要注意用户可能对proper前缀的概念不熟悉,需要简要解释:proper前缀是指长度小于原字符串的前缀。这有助于理解周期的定义。 最后,总结周期KMP中的应用场景,强调通过next数组高效判断周期性,避免重复计算,提升算法效率。同时,结合引用中的例子,确保回答准确且有依据。</think>### KMP算法中的周期概念及应用 #### 1. **周期定义** 在KMP算法中,字符串$S$的**周期**指满足以下条件的子串$Q$: - $Q$是$S$的一个**proper前缀**(即长度小于$S$的前缀); - $S$是$Q$与自身多次连接后的前缀。例如,若$S=abcabcab$,则周期$Q=abc$,因为$S$是$Q$重复3次($abc+abc+abc$)的前缀[^4]。 数学表达为:若字符串长度为$n$,周期长度为$d$,则需满足$d \mid (n - d)$且$S[1 \sim n-d] = S[d+1 \sim n]$[^3]。 #### 2. **周期与next数组的关系** KMP算法中的`next`数组记录了字符串每个位置的最长相同前缀和后缀的长度。通过`next`数组可以快速判断周期性: - **周期长度计算**:若字符串长度为$n$,且$n - next[n]$(记为$d$)能整除$n$,则$d$为周期长度。 - **验证条件**:周期子串需满足$S[1 \sim d] = S[d+1 \sim 2d] = \cdots$[^1]。 **示例**: 字符串$S=abcabcab$,其`next[8]=5`,计算周期长度$d=8-5=3$。验证发现$S[1\sim3]=abc$,$S[4\sim6]=abc$,$S[7\sim8]=ab$,因此周期为$abc$。 #### 3. **应用场景** 1. **模式匹配优化**:通过周期性跳过重复匹配,减少比较次数[^2]。 2. **数据压缩**:利用周期性将重复子串编码为更短的形式。 3. **算法题常见问题**:例如判断字符串是否由某子串重复多次构成(LeetCode 459题)。 #### 4. **代码实现示例** 通过`next`数组判断周期性的核心逻辑: ```python def has_period(s): n = len(s) next_array = [0] * (n + 1) j = 0 for i in range(1, n): while j > 0 and s[i] != s[j]: j = next_array[j] if s[i] == s[j]: j += 1 next_array[i + 1] = j d = n - next_array[n] return d != n and n % d == 0 # 判断是否为有效周期 ```
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