zoukankan      html  css  js  c++  java
  • Manacher's Algorithm

     

    Manacher's 

    马拉车算法其实就是用来解决最长回文字符串的问题的。

    回文串就是正反读起来就是一样的,如“abba”。

    如果暴力去解决这个问题的话,它的时间复杂度是O(n^3)    当然我们还可以优化一下采用中心检测法,这样可以使算法的复杂度降为O(n^2) + O(1) 

    现在重点来了,马拉车算法可以将该问题的复杂度降到O(N)

    马拉车算法:

    一)第一步是改造字符串S,变为T,其改造的方法如下:(为什么要改造呢?主要是为了统一奇数和偶数的情况)

    在字符串S的字符之间和S的首尾都插入一个“#”,如:S=“abba”变为T="#a#b#b#a#" 。我们会发现S的长度是4,而T的长度为9,长度变为奇数了!!那S的长度为奇数的情况时,变化后的长度还是奇数吗?我们举个例子,S=“abcba”,变化为T=“#a#b#c#b#a#”,T的长度为11,所以我们发现其改造的目的是将字符串的长度变为奇数,这样就可以统一的处理奇偶的情况了

    二)第二步,为了改进回文相互重叠的情况,我们将改造完后的T[ i ] 处的回文半径存储到数组P[ ]中,P[ i ]为新字符串T的T[ i ]处的回文半径,表示以字符T[i]为中心的最长回文字串的最端右字符到T[i]的长度,如以T[ i ]为中心的最长回文子串的为T[ l, r ],那么P[ i ]=r-i+1。这样最后遍历数组P[ ],取其中最大值即可。若P[ i ]=1表示该回文串就是T[ i  ]本身。举一个简单的例子感受一下:

    数组P有一性质,P[ i ]-1就是该回文子串在原字符串S中的长度 ,那就是P[i]-1就是该回文子串在原字符串S中的长度,至于证明,首先在转换得到的字符串T中,所有的回文字串的长度都为奇数,那么对于以T[i]为中心的最长回文字串,其长度就为2*P[i]-1,经过观察可知,T中所有的回文子串,其中分隔符的数量一定比其他字符的数量多1,也就是有P[i]个分隔符,剩下P[i]-1个字符来自原字符串,所以该回文串在原字符串中的长度就为P[i]-1。

    另外,由于第一个和最后一个字符都是#号,且也需要搜索回文,为了防止越界,我们还需要在首尾再加上非#号字符,实际操作时我们只需给开头加上个非#号字符,结尾不用加的原因是字符串的结尾标识为'',等于默认加过了。这样原问题就转化成如何求数组P[ ]的问题了。(因此我们可以在字符串的首加上‘¥’)

    三)如何求数组P [ ]

     求解数组P[ ]其实就是根据前 P[i-1] 从而推导出 P[i] 从而避免许多重复的匹配 (这有点像KMP算法) 

      从左往右计算数组P[ ], Mi为之前取得最大回文串的中心位置,而R是最大回文串能到达的最右端的值。

      1)当 i <=R时,如何计算 P[ i ]的值了?毫无疑问的是数组P中点 i 之前点对应的值都已经计算出来了。利用回文串的特性,我们找到点 i 关于 Mi 的对称点 j ,其值为 j= 2*Mi-i 。因,点 j 、i 在以Mi 为中心的最大回文串的范围内([L ,R]),

           a)那么如果P[j] <R-i (同样是L和j 之间的距离),说明,以点 j 为中心的回文串没有超出范围[L ,R],由回文串的特性可知,从左右两端向Mi遍历,两端对应的字符都是相等的。所以P[ j ]=P[ i ](这里得先从点j转到点i 的情况),如下图:

       b)如果P[ j ]>=R-i (即 j 为中心的回文串的最左端超过 L),如下图所示。即,以点 j为中心的最大回文串的范围已经超出了范围[L ,R] ,这种情况,等式P[ j ]=P[ i ]还成立吗?显然不总是成立的!因,以点 j 为中心的回文串的最左端超过L,那么在[ L, j ]之间的字符肯定能在( j, Mi ]找到相等的,由回文串的特性可知,P[ i ] 至少等于R- i,至于是否大于R-i(图中红色的部分),我们还要从R+1开始一一的匹配,直达失配为止,从而更新R和对应的Mi以及P[ i ]。

     

       2)当 i > R时,如下图。这种情况,没法利用到回文串的特性,只能老老实实的一步步去匹配。

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <algorithm>
     3 #include <iostream>
     4 #include <stdbool.h>
     5 #include <stdlib.h>
     6 #include <string>
     7 #include <string.h>
     8 #include <math.h>
     9 #include <vector>
    10 #include <queue>
    11 #include <stack>
    12 #include <set>
    13 #include <map>
    14 
    15 #define INF 0x3f3f3f3f
    16 #define LL long long
    17 #define MAXN 2000005
    18 using namespace std;
    19 
    20 char Ma[MAXN*2];
    21 int Mp[MAXN*2];
    22 char s[MAXN];
    23 
    24 void Manacher(char s[],int len)
    25 {
    26     // 预处理
    27     int l = 0;
    28     Ma[l++] = '$';
    29     Ma[l++] = '#';
    30     for (int i=0;i<len;i++)
    31     {
    32         Ma[l++] = s[i];
    33         Ma[l++] = '#';
    34     }
    35     Ma[l++] = 0;
    36     //根据Mp[i-1]递推出Mp[i]
    37     int mx = 0;  // i-1的最右端
    38     int id = 0;  // i-1的中心
    39     for (int i=0;i<l;i++)
    40     {
    41         Mp[i] = mx>i?min(Mp[2*id-i],mx-i):1;
    42         while (Ma[i+Mp[i]] == Ma[i-Mp[i]])
    43             Mp[i]++;
    44         if (i+Mp[i]>mx)
    45         {
    46             mx = Mp[i]+i;
    47             id = i;
    48         }
    49     }
    50 }
    51 
    52 int main()
    53 {
    54     scanf("%s",s);
    55     int len = strlen(s);
    56     Manacher(s,len);
    57     int ans = 0;
    58     for (int i=0;i<2*len+2;i++)
    59         ans = max(ans,Mp[i]-1);
    60     printf("%d
    ",ans);
    61     return 0;
    62 }
  • 相关阅读:
    Validation failed for one or more entities. See 'EntityValidationErrors' property for more details
    Visual Studio断点调试, 无法监视变量, 提示无法计算表达式
    ASP.NET MVC中MaxLength特性设置无效
    项目从.NET 4.5迁移到.NET 4.0遇到的问题
    发布网站时应该把debug设置false
    什么时候用var关键字
    扩展方法略好于帮助方法
    在基类构造器中调用虚方法需谨慎
    ASP.NET MVC中商品模块小样
    ASP.NET MVC中实现属性和属性值的组合,即笛卡尔乘积02, 在界面实现
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/-Ackerman/p/11278666.html
Copyright © 2011-2022 走看看