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  • 天梯杯 L2-008. 最长对称子串(马拉车算法应用)

    最长对称子串

    对给定的字符串,本题要求你输出最长对称子串的长度。例如,给定Is PAT&TAP symmetric?,最长对称子串为s PAT&TAP s,于是你应该输出11。

    输入格式:

    输入在一行中给出长度不超过1000的非空字符串。

    输出格式:

    在一行中输出最长对称子串的长度。

    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:

    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。

    三)如何求数组P [ ]

      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。

    AC代码:

    #include<cstdio>
    #include<cstring>
    #include<iostream>
    #include<algorithm>
    #include<cmath>
    #include<vector>
    #include<set>
    #include<map>
    #include<stack>
    #include<queue>
    using namespace std;
    const int N=3010;
    char a[N];
    char res[N];
    int p[N];
    //int dp[N][N];
    int len;
    int manacher(char a[])
    {
        res[0]='$';
        res[1]='#';
        len=strlen(a);
        int temp=2;
    
        ///*改造字符串*/
        for(int i=0;i<len;i++){
            res[temp++]=a[i];
            res[temp++]='#';
        }
       // cout<<res<<endl;
        int len2=strlen(res);
        memset(p,0,sizeof(p));
        //mi为最大回文串对应的中心点,right为该回文串能达到的最右端的值
        int mi=0,right=0;
        //maxLen为最大回文串的长度,maxPoint为记录中心点
        int maxlength=0,maxpoint=0;
    
        for(int i=1;i<len2;i++)
        {
            p[i]=right>i?min(p[2*mi-i],right-i):1;
            while(res[i+p[i]]==res[i-p[i]])
                p[i]++;
           //超过之前的最右端,则改变中心点和对应的最右端
            if(right<i+p[i])
            {
                right=i+p[i];
                mi=i;
            }
           //更新最大回文串的长度,并记下此时的点
         if(maxlength<p[i])
            {
                maxlength=p[i];
                maxpoint=i;
            }
        }
        return maxlength;
    }
    
    int main()
    {
        gets(a);
        int ans=manacher(a);
        printf("%d",ans-1);
    
    
    
    }
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