[Bzoj4566][Haoi2016]找相同字符(广义后缀自动机)

本文介绍使用SAM(后缀自动机)解决字符串匹配问题的具体方法,包括构建SAM、统计不同子串数量及求解两个字符串中有相同子串的方案数等问题。

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4566: [Haoi2016]找相同字符


 

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Description


 

给定两个字符串,求出在两个字符串中各取出一个子串使得这两个子串相同的方案数。两个方案不同当且仅当这两
个子串中有一个位置不同。

 

Input


 

两行,两个字符串s1,s2,长度分别为n1,n2。1 <=n1, n2<= 200000,字符串中只有小写字母

 

Output


 

输出一个整数表示答案

 

Sample Input


 

aabb
bbaa

 

Sample Output


 

10

 

HINT

 

题解:


第一眼看题,跟子串有关不是Sam就是Sa (雾)

第二眼看题,不就是个广义后缀自动机,邪魅一笑的发现这题很水啊

 

先来看看如何用sam求一个串的不同子串

建好sam后,一个结点所代表的子串是根节点到它的各个路径,然后路径数量刚好是dis[i] -dis[fa[i]];

设sam里有dt个结点,则一个串的不同子串为∑(dis[i] - dis[fa[i]]), i ∈[1,dt]

根据sam的特点,一个点出现了,那么必然它的父亲也出现了,因为它的父亲是它的后缀。

那么对于每一次sam出来的点,我们使它权值w[i]++,然后按dis基数排序后,倒着扫一遍w[fa[i]] += w[i];

那么对于每个子串,假设它对应结点为i,那么它出现次数为 w[i]

这样我们就利用sam的性质对于一个串求出了它不同子串数量,或者某个子串出现次数。

 

再来看看广义后缀自动机。看看这篇博文http://blog.youkuaiyun.com/wangzhen_yu/article/details/45481269

看不懂没关系,简单解释就是按一个串建完sam后,后面的每个串的last回到根节点,又继续建,不清空之前串的记录。具体看代码

然后对于每个点,我们就可以发现,它可以代表第一个字符串子串,也可以代表第二个字符串子串。

 

所以我们按一个串的方法,求出两个字符串对应的w数组,那么每个点i就有w[i][0] 和 w[i][1];

这个点所代表的dis[fa[i]] - dis[i]个在第一个串的子串都出现了w[i][0] 次

这个点所代表的dis[fa[i]] - dis[i]个在第二个串的子串都出现了w[i][1] 次

那么这个点所产生的贡献就是 (dis[fa[i]] - dis[i]) * w[i][0] * w[i][1];

最后就发现答案是 ∑ (dis[fa[i]] - dis[i]) * w[i][0] * w[i][1]  , i ∈[1,dt]

 

需要注意的是因为用的是基数排序,相同dis的点相对先后顺序是不变的,所以如果一次sam加了两个点,要使代表当前last的点出现位置靠后,具体见代码

 

AC代码:


 

# include <cstdio>
# include <cstring>
# include <iostream>
using namespace std;
typedef long long LL;
const int N = 220012 << 2;
int ch[N][26],fa[N],dis[N],dt = 1,que[N],l,ls,bac[N];
char str[N];LL ans,sz[N][2];
int Sam(int last,int c)
{
    int u = last,np;
    while(u && !ch[u][c])que[++que[0]] = u,u = fa[u];
    if(!u)
    {
        np = ++dt;dis[np] = dis[last] + 1;fa[np] = 1;
        while(que[0])ch[que[que[0]--]][c] = np;
    }
    else 
    {
        int v = ch[u][c];
        if(dis[v] == dis[u] + 1)
        {
          np = ++dt;dis[np] = dis[last] + 1;fa[np] = v;
          while(que[0])ch[que[que[0]--]][c] = np;
        }
        else
        {
            int av = ++dt;np = ++dt;
               dis[np] = dis[last] + 1;
            while(que[0])ch[que[que[0]--]][c] = np;
            dis[av] = dis[u] + 1;
            memcpy(ch[av],ch[v],sizeof ch[v]);
            fa[av] = fa[v];fa[v] = fa[np] = av;
            while(u && ch[u][c] == v)ch[u][c] = av,u = fa[u];
        }
    }
    return np;
}
int main()
{
    scanf("%s",str);l = strlen(str);ls = 1;
    for(int i = 0;i < l;i++)ls = Sam(ls,str[i] - 'a'),sz[ls][0]++;
    scanf("%s",str);l = strlen(str);ls = 1;
    for(int i = 0;i < l;i++)ls = Sam(ls,str[i] - 'a'),sz[ls][1]++;
    for(int i = 1;i <= dt;i++)bac[dis[i]]++;
    for(int i = 1;i < N;i++)bac[i] += bac[i - 1];
    for(int i = dt;i >= 1;i--)que[--bac[dis[i]]] = i;
    for(int i = dt;i >= 1;i--)sz[fa[que[i]]][1] += sz[que[i]][1],sz[fa[que[i]]][0] += sz[que[i]][0];
    for(int i = 1;i <= dt;i++)ans += 1LL * (dis[i] - dis[fa[i]]) * (sz[i][0] * sz[i][1]);
    printf("%lld\n",ans);
}

 

转载于:https://www.cnblogs.com/lzdhydzzh/p/8585615.html

### 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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