[POI2005][luogu3462] SZA-Template [fail树]
题面
思路
首先,我们观察一下这个要求的“模板串”,发现它有如下性质:
1.一个模板串$A$是要求的文本串$B$的公共前后缀
2.如果一个模板串$A$有另一个模板串$B$(也就是$B$可以覆盖A),那么$B$是比$A$更优的一个解
3.如果模板串$A$可以完全覆盖文本串$B$,那么$A$在$B$中的匹配位置(按照开头算)之间的空格数不会超过$A$的长度
这三条性质都挺明显的是吧?接下来我们就看看我们能怎么利用它
如何利用性质一?
性质一告诉我们,我们可以把文本串的$next$数组(就是$KMP$里面那个)求出来,然后做这样的操作:
i=n;//n=strlen(文本串)
while(i) s[++top]=i,i=next[i];
做完这个操作以后栈$s$中就存放了所有可能的模板串长度
如何利用性质二?
我们从小到大枚举$s$中的模板串,对于每个模板串,如果它满足性质三,就令这个长度为答案,否则就再增长一点
同时,我们有一个结论:能被/长度比较长的/符合性质一的/模板串(对于原串满足)/满足性质一的/一个前缀(这个前缀作为文本串满足)/,一定能和/长度比它短的/另一个模板串(此处也是作为文本串)/满足性质一(这句话意思比较绕)
如何利用性质三?
我们构建一个链表(双向的),只包含删除操作和求最大空隙操作,那么它的每个操作是$O\left(1\right)$的
那么我们一开始把文本串的所有位置插入链表,每一次更新上一个长度的模板串能满足性质一的、但是当前长度的模板串不能满足性质一的字符位置(也就是把那个点从链表里面删掉),维护最大空隙
当一个模板串满足性质三的时候,它就是答案了(因为我们是从小到大枚举的,而题目要求最短的那个)
还剩什么问题?
我们最后剩下一个问题:如何把匹配$s[i+1]$代表的模板串、但是不匹配$s[i]$代表的模板串的位置找出来?
这里我们要利用一个新的数据结构(可能不算?),就是$fail$树(也称$next$树)
$fail$树就是把$fail[i]$(为了方便,以后$next[i]$称作$fail[i]$)和$i$连起来形成的树,以0为根节点
$fail$树有这样的性质:
1.点$x$如果是点$y$的祖先,那么$y$代表的前缀的一个公共前后缀为$x$代表的前缀
2.不在同一子树内的两点代表的前缀不能互相满足性质一
那么,我们发现,这道题的问题,其实就是从根节点开始往n号节点走一条链,并且每次把当前节点的$fail$树子树中的所有节点标记,统计原串上的最大空隙,如果空隙小于当前节点代表的前缀的长度,就作为答案输出
所以实际上这是个fail树的题目
好像不用fail也能做?反正本蒟蒻是想不出来......
Code
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
char a[500010];int n,cnt,maxgap,fail[500010],pre[500010],suc[500010],first[500010],ans[500010],tot;
struct edge{//fail树上的边
int to,next;
}e[500010];
void add(int u,int v){
e[++cnt]=(edge){v,first[u]};first[u]=cnt;
}
void getfail(){//求next数组(我的代码里叫fail)
int i,j=0;
for(i=1;i<n;i++){
while(j&&(a[i]!=a[j])) j=fail[j];
j+=(a[i]==a[j]);fail[i+1]=j;
}
for(i=1;i<=n;i++) add(fail[i],i);
}
void del(int x){//链表删除操作,O(1)
suc[pre[x]]=suc[x];
pre[suc[x]]=pre[x];
maxgap=max(maxgap,suc[x]-pre[x]);suc[x]=pre[x]=0;
}
int q[500010];
void bfs(int s,int avoid){//s的子树中,避开avoid的子树,其余点全部从链表里面删掉
int u,v,i,head=0,tail=1;q[0]=s;
while(head<tail){
u=q[head++];if(u==avoid) continue;
del(u);
for(i=first[u];~i;i=e[i].next){
v=e[i].to;q[tail++]=v;
}
}
}
int main(){
memset(first,-1,sizeof(first));memset(fail,0,sizeof(fail));int i,j;
scanf("%s",a);n=strlen(a);
getfail();
for(i=n;i;i=fail[i]) ans[++tot]=i;ans[tot+1]=0;
for(i=1;i<=n;i++) pre[i]=i-1,suc[i]=i+1;
maxgap=1;
for(i=tot;i>=1;i--){
bfs(ans[i+1],ans[i]);
if(maxgap<=ans[i]){
printf("%d",ans[i]);return 0;
}
}
}
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