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  • O(n)回文子串(Manacher)算法

    O(n)回文子串(Manacher)算法

    资料来源网络 参见:http://www.felix021.com/blog/read.php?2040

    问题描述:

    输入一个字符串,求出其中最大的回文子串。子串的含义是:在原串中连续出现的字符串片段。回文的含义是:正着看和倒着看相同,如abba和yyxyy。

    解析:

    这里介绍O(n)回文子串(Manacher)算法

    算法基本要点:首 先用一个非常巧妙的方式,将所有可能的奇数/偶数长度的回文子串都转换成了奇数长度:在每个字符的两边都插入一个特殊的符号。比如 abba 变成 #a#b#b#a#, aba变成 #a#b#a#。 为了进一步减少编码的复杂度,可以在字符串的开始加入另一个特殊字符,这样就不用特殊处理越界问题,比如$#a#b#a#。

    下面以字符串12212321为例,经过上一步,变成了 S[] = "$#1#2#2#1#2#3#2#1#";

    然后用一个数组 P[i] 来记录以字符S[i]为中心的最长回文子串向左/右扩张的长度(包括S[i]),比如S和P的对应关系:

    S     #  1  #  2  #  2  #  1  #  2  #  3  #  2  #  1  #
    P     1   2  1  2  5   2  1  4   1  2  1  6   1  2   1  2  1
    (p.s. 可以看出,P[i]-1正好是原字符串中回文串的总长度)

    下面计算P[i],该算法增加两个辅助变量id和mx,其中id表示最大回文子串中心的位置,mx则为id+P[id],也就是最大回文子串的边界。

    这个算法的关键点就在这里了:如果mx > i,那么P[i] >= MIN(P[2 * id - i], mx - i)。

    具体代码如下:

    复制代码
    if(mx > i)
    {
          p[i] = (p[2*id - i] < (mx - i) ? p[2*id - i] : (mx - i));
    }
    else
    {
           p[i] = 1;
    }
    复制代码

    当 mx - i > P[j] 的时候,以S[j]为中心的回文子串包含在以S[id]为中心的回文子串中,由于 i 和 j 对称,以S[i]为中心的回文子串必然包含在以S[id]为中心的回文子串中,所以必有 P[i] = P[j],见下图。

    当 P[j] > mx - i 的时候,以S[j]为中心的回文子串不完全包含于以S[id]为中心的回文子串中,但是基于对称性可知,下图中两个绿框所包围的部分是相同的,也就是说以 S[i]为中心的回文子串,其向右至少会扩张到mx的位置,也就是说 P[i] >= mx - i。至于mx之后的部分是否对称,就只能一个一个匹配了。

    对于 mx <= i 的情况,无法对 P[i]做更多的假设,只能P[i] = 1,然后再去匹配了

    下面给出原文,进一步解释算法为线性的原因

    #include <iostream>
    #include <cmath>
    #include <algorithm>
    #include <string.h>
    #include <stdio.h>
    #define maxn 110055
    using namespace std;
    char ma[maxn*2];
    int mp[maxn*2];
    int l;
    int  Manacher(char s[],int len)
    {
        int res = 0;
        l = 0;
        ma[l++] = '$';
        ma[l++] = '#';
        for(int i=0; i<len; i++)
        {
            ma[l++] = s[i];
            ma[l++] = '#';
        }
        ma[l] = 0;
        int mx = 0,id = 0;
        for(int i=0; i<l; i++)
        {
            mp[i] = mx >i ?min(mp[2*id-i],mx-i):1;
            while(ma[i+mp[i]] == ma[i-mp[i]]) mp[i] ++;
            if(i + mp[i] > mx)
            {
                mx = i + mp[i];
                id = i;
            }
        }
    }
    char s[maxn];
    int main()
    {
    //#ifndef ONLINE_JUDGE
    //          freopen("in.txt","r",stdin);
    //#endif // ONLINE_JUDGE
        while(~scanf("%s",s))
        {
            int  len = strlen(s);
            Manacher(s,len);
            int ans = 0;
            for(int i=0; i<l; i++)
            {
                ans = max(ans,mp[i] );
            }
            printf("%d
    ",ans-1);
        }
        return 0;
    }
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/chenyang920/p/4451861.html
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