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1861: 斗破苍穹
题目链接:https://acm.zzuli.edu.cn/zzuliacm/problem.php?id=1861
Aanacher‘s Algorithm 马拉车算法和详解:http://www.cnblogs.com/grandyang/p/4475985.html
Description
有一天, 我们帅气的LC来到加玛帝国. 有时候, 缘分就是这么奇怪, LC和加玛帝国的公主一见钟情, 奈何公主的父王不同意, 因为他觉得LC除了长得特别帅之外, 并没有一技之长.
LC对此呵呵一笑, 他说, 我可是创新实验室走出来的学生, 我会的技能可多着呢, 先说个简单的吧, 只要你给我任意一串字符串, 我就能立马算出这串字符串当中最长回文串的长度. 国王很是吃惊, 说要考一考LC.
于是国王想让你帮忙写一个程序, 用来比对LC的答案, 快来帮帮国王吧!
Input
第一行输入一个T(T <= 50), 表示一共有T组测试数据. 接下来T行, 每行为一组由小写字母组成, 长度不超过10^5的字符串.
Output
每行一个整数X, 表示该组字符串中所包含的最长回文长度.
Sample Input
Sample Output
这个马拉车算法Manacher‘s Algorithm是用来查找一个字符串的最长回文子串的线性方法,由一个叫Manacher的人在1975年发明的,这个方法的最大贡献是在于将时间复杂度提升到了线性,这是非常了不起的。对于回文串想必大家都不陌生,就是正读反读都一样的字符串,比如 "bob", "level", "noon" 等等,那么如何在一个字符串中找出最长回文子串呢,可以以每一个字符为中心,向两边寻找回文子串,在遍历完整个数组后,就可以找到最长的回文子串。但是这个方法的时间复杂度为O(n*n),并不是很高效,下面我们来看时间复杂度为O(n)的马拉车算法。
由于回文串的长度可奇可偶,比如"bob"是奇数形式的回文,"noon"就是偶数形式的回文,马拉车算法的第一步是预处理,做法是在每一个字符的左右都加上一个特殊字符,比如加上‘#‘,那么
bob --> #b#o#b#
noon --> #n#o#o#n#
这样做的好处是不论原字符串是奇数还是偶数个,处理之后得到的字符串的个数都是奇数个,这样就不用分情况讨论了,而可以一起搞定。接下来我们还需要和处理后的字符串t等长的数组p,其中p[i]表示以t[i]字符为中心的回文子串的半径,若p[i] = 1,则该回文子串就是t[i]本身,那么我们来看一个简单的例子:
# 1 # 2 # 2 # 1 # 2 # 2 #
1 2 1 2 5 2 1 6 1 2 3 2 1
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‘\0‘,等于默认加过了。通过p数组我们就可以找到其最大值和其位置,就能确定最长回文子串了,那么下面我们就来看如何求p数组,需要新增两个辅助变量mx和id,其中id为最大回文子串中心的位置,mx是回文串能延伸到的最右端的位置,这个算法的最核心的一行如下:
p[i] = mx > i ? min(p[2 * id - i], mx - i) : 1;
可以这么说,这行要是理解了,那么马拉车算法基本上就没啥问题了,那么这一行代码拆开来看就是
如果mx > i, 则 p[i] = min(p[2 * id - i], mx - i)
否则, p[i] = 1
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一定完全包含于以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,就只能老老实实去匹配了。
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。
#include<stdio.h> #include<algorithm> #include<iostream> #include<vector> #include<string> using namespace std; int Manacher(string s) { string t="$#"; int m=0,s1; for(int i=0;i<s.size();i++) { t+=s[i]; t+="#"; } vector<int>p(t.size(),0); int mx=0,id=0; for(int i=2;i<t.size();i++) { p[i]=mx>i ? min(p[2*id-i],mx-i):1;//取小的 while(t[i+p[i]]==t[i-p[i]])++p[i]; if(mx<i+p[i]) { mx=i+p[i]; id=i; } s1=p[i]-1; if(s1>m) m=s1; } return m; } int main() { int T; scanf("%d",&T); while(T--) { char a[100010]; scanf("%s",a); int s=Manacher(a); printf("%d\n",s); } }
1861: 斗破苍穹