HDU-2222-ac自动机
来源:互联网 发布:医院排队叫号软件 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 09:30
AC自动机详讲:
我们给出5个单词,say,she,shr,he,her。给定字符串为yasherhs。问多少个单词在字符串中出现过。
一、Trie
首先我们需要建立一棵Trie。但是这棵Trie不是普通的Trie,而是带有一些特殊的性质。
首先会有3个重要的指针,分别为p, p->fail, temp。
1.指针p,指向当前匹配的字符。若p指向root,表示当前匹配的字符序列为空。(root是Trie入口,没有实际含义)。
2.指针p->fail,p的失败指针,指向与字符p相同的结点,若没有,则指向root。
3.指针temp,测试指针(自己命名的,容易理解!~),在建立fail指针时有寻找与p字符匹配的结点的作用,在扫描时作用最大,也最不好理解。
对于Trie树中的一个节点,对应一个序列s[1...m]。此时,p指向字符s[m]。若在下一个字符处失配,即p->next[s[m+1]] == NULL,则由失配指针跳到另一个节点(p->fail)处,该节点对应的序列为s[i...m]。若继续失配,则序列依次跳转直到序列为空或出现匹配。在此过程中,p的值一直在变化,但是p对应节点的字符没有发生变化。在此过程中,我们观察可知,最终求得得序列s则为最长公共后缀。另外,由于这个序列是从root开始到某一节点,则说明这个序列有可能是某些序列的前缀。
再次讨论p指针转移的意义。如果p指针在某一字符s[m+1]处失配(即p->next[s[m+1]] == NULL),则说明没有单词s[1...m+1]存在。此时,如果p的失配指针指向root,则说明当前序列的任意后缀不会是某个单词的前缀。如果p的失配指针不指向root,则说明序列s[i...m]是某一单词的前缀,于是跳转到p的失配指针,以s[i...m]为前缀继续匹配s[m+1]。
对于已经得到的序列s[1...m],由于s[i...m]可能是某单词的后缀,s[1...j]可能是某单词的前缀,所以s[1...m]中可能会出现单词。此时,p指向已匹配的字符,不能动。于是,令temp = p,然后依次测试s[1...m], s[i...m]是否是单词。
构造的Trie为:
二、构造失败指针
用BFS来构造失败指针,与KMP算法相似的思想。
首先,root入队,第1次循环时处理与root相连的字符,也就是各个单词的第一个字符h和s,因为第一个字符不匹配需要重新匹配,所以第一个字符都指向root(root是Trie入口,没有实际含义)失败指针的指向对应下图中的(1),(2)两条虚线;第2次进入循环后,从队列中先弹出h,接下来p指向h节点的fail指针指向的节点,也就是root;p=p->fail也就是p=NULL说明匹配序列为空,则把节点e的fail指针指向root表示没有匹配序列,对应图-2中的(3),然后节点e进入队列;第3次循环时,弹出的第一个节点a的操作与上一步操作的节点e相同,把a的fail指针指向root,对应图-2中的(4),并入队;第4次进入循环时,弹出节点h(图中左边那个),这时操作略有不同。由于p->next[i]!=NULL(root有h这个儿子节点,图中右边那个),这样便把左边那个h节点的失败指针指向右边那个root的儿子节点h,对应图-2中的(5),然后h入队。以此类推:在循环结束后,所有的失败指针就是图-2中的这种形式。
三、扫描
构造好Trie和失败指针后,我们就可以对主串进行扫描了。这个过程和KMP算法很类似,但是也有一定的区别,主要是因为AC自动机处理的是多串模式,需要防止遗漏某个单词,所以引入temp指针。
匹配过程分两种情况:(1)当前字符匹配,表示从当前节点沿着树边有一条路径可以到达目标字符,此时只需沿该路径走向下一个节点继续匹配即可,目标字符串指针移向下个字符继续匹配;(2)当前字符不匹配,则去当前节点失败指针所指向的字符继续匹配,匹配过程随着指针指向root结束。重复这2个过程中的任意一个,直到模式串走到结尾为止。
对照上图,看一下模式匹配这个详细的流程,其中模式串为yasherhs。对于i=0,1。Trie中没有对应的路径,故不做任何操作;i=2,3,4时,指针p走到左下节点e。因为节点e的count信息为1,所以cnt+1,并且讲节点e的count值设置为-1,表示改单词已经出现过了,防止重复计数,最后temp指向e节点的失败指针所指向的节点继续查找,以此类推,最后temp指向root,退出while循环,这个过程中count增加了2。表示找到了2个单词she和he。当i=5时,程序进入第5行,p指向其失败指针的节点,也就是右边那个e节点,随后在第6行指向r节点,r节点的count值为1,从而count+1,循环直到temp指向root为止。最后i=6,7时,找不到任何匹配,匹配过程结束。
题意:给出n个串,然后给一篇文章,问这n个串有多少个在文章里面出现过。。。
ps:n个串可能有相同的,需按照不同串处理。
#include<iostream>#include<cstdio>#include<cstring>#include<queue>using namespace std;struct s{ int count; s*fail,*a[26]; s() { fail=NULL,count=0; for(int i=0;i<26;i++) a[i]=NULL; }}*t,*k,*p;queue<s*>q;char b[1000001];void insert(){ int i,j; k=t; for(i=0;b[i]!='\0';i++) { j=b[i]-'a'; if(!k->a[j]) k->a[j]=new s(); k=k->a[j]; } k->count++;}void getfail(){ int i,j; q.push(t); while(!q.empty()) { p=q.front(); q.pop(); k=NULL; for(i=0;i<26;i++) { if(p->a[i]) { if(p==t) { p->a[i]->fail=t; } else { k=p->fail; while(k) { if(k->a[i]) { p->a[i]->fail=k->a[i]; break; } k=k->fail; } if(!k) p->a[i]->fail=t; } q.push(p->a[i]); } } }}int query(){ int i,j,sum=0; k=t; for(i=0;b[i]!='\0';i++) { j=b[i]-'a'; while(k->a[j]==NULL&&k!=t) k=k->fail; k=k->a[j]; if(!k) k=t; p=k; while(p!=t&&p->count!=-1) { sum+=p->count; p->count=-1; p=p->fail; } }return sum;}int main(){ int i,T,n; scanf("%d",&T); while(T--) { t=new s(); scanf("%d",&n); for(i=0;i<n;i++) { scanf("%s",b); insert(); } getfail(); scanf("%s",b); printf("%d\n",query()); }return 0;}
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