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  • 关于后缀数组的倍增算法和height数组

            自己看着大牛的论文学了一下后缀数组,看了好久好久,想了好久好久才懂了一点点皮毛TAT

            然后就去刷传说中的后缀数组神题,poj3693是进化版的,需要那个相同情况下字典序最小,搞这个搞了超久的说。

            先简单说一下后缀数组。首先有几个重要的数组:

            ·SA数组(后缀数组):保存所有后缀排序后从小到大的序列。[即SA[i]=j表示排名第i的后缀编号为j]
            ·rank数组(名次数组):记录后缀的名次。[即rank[i]=j表示编号为i的后缀排名第j]

            用倍增算法可以在O(nlogn)时间内得出这两个数组。

                

    具体过程如下:

            即每次长度增加一倍,直接用前面算出的排名作为关键字,问题转化为给有两个关键字的序列排序,这里可以用基数排序,每次排序时间为n,一共进行了logn次,所以总共时间复杂度为O(nlogn)。要注意如果一个字符串包含另一个字符串,长度小的较小,那就是说如果没有第二关键字,把第二关键字默认为0即可。具体如下:

        数组y保存的是对第二关键字排序的结果

        数组wr保存的是对第二关键字排序后的rank值

        ln为当前子串的长度

        rank值为排名,在这里即为关键字的值

        排序时如果两个关键字相同即默认位置前的较小,那么我们先按照第二关键字排序,再按照第一关键字排序,最后排出来的就是第一第二关键字合并的结果(基数排序的方法)

        下一步是计算新的rank值。这里要注意的是,可能有多个字符串的rank值是相同的,所以必须比较两个字符串是否完全相同,wr数组的值已经没有必要保存,为了节省空间,这里用wr数组保存rank值。

        一直做到所有后缀的排名不同结束,时间复杂度为O(nlogn)。

        

        后缀数组的大部分应用都跟一个很重要的height数组有关。

        height数组定义:定义height[i]=suffix(sa[i-1])和suffix(sa[i])的最长公共前缀,也就是排名相邻的两个后缀的最长公共前缀

        对于j和k,不妨设rank[j]<rank[k],则有以下性质:

        suffix(j)suffix(k)的最长公共前缀为:

        height[rank[j]+1], height[rank[j]+2], height[rank[j]+3], , height[rank[k]]中的最小值。

        h数组有以下性质: h[i]≥h[i-1]-1

    证明:

        设suffix(k)是排在suffix(i-1)前一名的后缀,则它们的最长公共前缀是h[i-1]。那么suffix(k+1)将排在suffix(i)的前面(这里要求h[i-1]>1,如果h[i-1]≤1,原式显然成立)并且suffix(k+1)和suffix(i)的最长公共前缀是h[i-1]-1,所以suffix(i)和在它前一名的后缀的最长公共前缀至少是h[i-1]-1。因此得证。(如图)

      按照h[1],h[2],……,h[n]的顺序计算,并利用h数组的性质,时间复杂度可以降为O(n)。

        实现的时候其实没有必要保存h数组,只须按照h[1],h[2],……,h[n]的顺序计算即可。

    标程如下:

     1 #include<cstdio>
     2 #include<cstdlib>
     3 #include<cstring>
     4 #include<iostream>
     5 #define Maxn 11000
     6 using namespace std;
     7 
     8 int sa[Maxn],rank[Maxn],y[Maxn],Rsort[Maxn];
     9 int wr[Maxn],n,a[Maxn],height[Maxn];
    10 
    11 //cmp 第一关键字且第二关键字相同
    12 bool cmp(int k1,int k2,int ln){return wr[k1]==wr[k2] && wr[k1+ln]==wr[k2+ln];}
    13 int mymax(int x,int q) {return x>q?x:q;}
    14 
    15 void get_sa(int m) //构建SA后缀数组
    16 {
    17   int i,k,p,ln;
    18 
    19   memcpy(rank,a,sizeof(rank)); 
    20   //a数组:原字符串,rank名次数组
    21 
    22   for (i=0;i<=m;i++) Rsort[i]=0; 
    23   for (i=1;i<=n;i++) Rsort[rank[i]]++;
    24   for (i=1;i<=m;i++) Rsort[i]+=Rsort[i-1];
    25   for (i=n;i>=1;i--) sa[Rsort[rank[i]]--]=i;  
    26   //以上四句为基数排序,不懂的看flash
    27   
    28   ln=1; p=0; 
    29   // ln为当前子串的长度,p表示有多少不相同的子串
    30   while (p<n)
    31   {
    32       for (k=0,i=n-ln+1;i<=n;i++) y[++k]=i;
    33       for (i=1;i<=n;i++) if (sa[i]>ln) y[++k]=sa[i]-ln;
    34       for (i=1;i<=n;i++) wr[i]=rank[y[i]];//在这里rank表示一个值
    35       //数组y保存的是对第二关键字排序的结果(2-sa)。
    36       //数组wr保存的是对第二关键字排序后的rank值(rank即第一关键字)
    37       //wr[i]->第二关键字排名为i的第一关键字的值
    38       //以下为对第一关键字排序
    39       for (i=0;i<=m;i++) Rsort[i]=0;
    40       for (i=1;i<=n;i++) Rsort[wr[i]]++;
    41       for (i=1;i<=m;i++) Rsort[i]+=Rsort[i-1];
    42       for (i=n;i>=1;i--) sa[Rsort[wr[i]]--]=y[i];
    43 
    44     
    45       memcpy(wr,rank,sizeof(wr));   
    46       p=1; rank[sa[1]]=1;
    47       for (i=2;i<=n;i++)
    48       {
    49          if (!cmp(sa[i],sa[i-1],ln)) p++;
    50          rank[sa[i]]=p;
    51       }
    52       //得到新的rank数组
    53       m=p; ln*=2;//m个rank ln长度
    54   }
    55   a[0]=0; sa[0]=0;
    56 }
    57 
    58 void get_he()
    59 {
    60   int i,j,kk=0;
    61   //height[i]表示排名为i的子串和比起前一位排名的子串的最长公共前缀
    62   for (i=1;i<=n;i++) //目前求的是位置为i的子串的height值
    63   {
    64      j=sa[rank[i]-1];
    65      if (kk) kk--;
    66     
    67      while (a[j+kk]==a[i+kk]) kk++;
    68      height[rank[i]]=kk;
    69   }
    70 }
    71 
    72 int main()
    73 {
    74     int i,m=-1;
    75     char c;
    76     n=0;
    77     while(1)
    78     {
    79         scanf("%c",&c);
    80         if(c=='
    ') break;
    81         a[++n]=c-'a';
    82     }
    83     for (i=1;i<=n;i++)
    84      m=mymax(m,a[i]);
    85     get_sa(m+10);
    86     for(i=1;i<=n;i++)
    87      printf("%d ",sa[i]);
    88     
    89 }
    后缀数组

    做poj3415的时候感觉上面那个代码有点小瑕疵诶~

    还有一个地方:

    可以注意一下~~

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Konjakmoyu/p/5040855.html
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