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poj 2778 DNA Sequence(AC自动机+矩阵快速幂)
题目链接:poj 2778 DNA Sequence
题目大意:给定一些含有疾病的DNA序列,现在给定DNA长度,问有多少种不同的DNA序列是健康的。
解题思路:对DNA片段建立AC自动机,因为最多10个串,每个串最长为10,所以最多可能有100个节点,在长度为n时
以每个节点终止的健康字符串个数形成一个状态集,通过AC自动机形成的边可以推导出n+1的状态集,走到单词节点是
非法的,所以同样的我们可以先走到单词节点,但是从单词节点不向后转移。这样可以构造一个矩阵,剩下的就是矩阵
快速幂。注意的一点是,因为是AC自动机,所以单词节点也包括last非空的节点。
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <queue>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int maxn = 105;
const int sigma_size = 4;
const int mod = 100000;
typedef long long ll;
struct Mat {
int r, c;
ll s[maxn][maxn];
Mat (int r = 0, int c = 0) {
init(r, c);
}
void init (int r, int c) {
this->r = r;
this->c = c;
memset(s, 0, sizeof(s));
}
friend Mat operator * (const Mat& a, const Mat& b);
}tmp;
Mat operator * (const Mat& a, const Mat& b) {
tmp.init(a.r, b.c);
for (int k = 0; k < a.c; k++) {
for (int i = 0; i < a.r; i++)
for (int j = 0; j < b.c; j++)
tmp.s[i][j] = (tmp.s[i][j] + a.s[i][k] * b.s[k][j]) % mod;
}
return tmp;
}
struct Aho_Corasick {
int sz, g[maxn][sigma_size];
int tag[maxn], fail[maxn], last[maxn];
void init();
int idx(char ch);
void insert(char* str, int k);
void getFail();
void match(char* str);
void put(int x, int y);
Mat solve();
}A;
int M, N;
char w[15];
int pow_mat(Mat x, int n) {
Mat ans(x.r, 1);
ans.s[0][0] = 1;
while (n) {
if (n&1)
ans = x * ans;
x = x * x;
n >>= 1;
}
int ret = 0;
for (int i = 0; i < A.sz; i++) {
if (A.tag[i] || A.last[i])
continue;
ret = (ret + ans.s[i][0]) % mod;
}
return ret;
}
int main () {
while (scanf("%d%d", &M, &N) == 2) {
A.init();
for (int i = 1; i <= M; i++) {
scanf("%s", w);
A.insert(w, i);
}
Mat u = A.solve();
printf("%d\n", pow_mat(u, N));
}
return 0;
}
Mat Aho_Corasick::solve() {
getFail();
Mat u(sz, sz);
for (int i = 0; i < sz; i++) {
if (tag[i] || last[i])
continue;
for (int j = 0; j < 4; j++) {
int t = i;
while (t && g[t][j] == 0)
t = fail[t];
t = g[t][j];
u.s[t][i]++;
}
}
return u;
}
void Aho_Corasick::init() {
sz = 1;
tag[0] = 0;
memset(g[0], 0, sizeof(g[0]));
}
int Aho_Corasick::idx(char ch) {
switch (ch) {
case ‘A‘:
return 0;
case ‘C‘:
return 1;
case ‘G‘:
return 2;
case ‘T‘:
return 3;
}
return 4;
}
void Aho_Corasick::put(int x, int y) {
}
void Aho_Corasick::insert(char* str, int k) {
int u = 0, n = strlen(str);
for (int i = 0; i < n; i++) {
int v = idx(str[i]);
if (g[u][v] == 0) {
tag[sz] = 0;
memset(g[sz], 0, sizeof(g[sz]));
g[u][v] = sz++;
}
u = g[u][v];
}
tag[u] = k;
}
void Aho_Corasick::match(char* str) {
int n = strlen(str), u = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
int v = idx(str[i]);
while (u && g[u][v] == 0)
u = fail[u];
u = g[u][v];
if (tag[u])
put(i, u);
else if (last[u])
put(i, last[u]);
}
}
void Aho_Corasick::getFail() {
queue<int> que;
for (int i = 0; i < sigma_size; i++) {
int u = g[0][i];
if (u) {
fail[u] = last[u] = 0;
que.push(u);
}
}
while (!que.empty()) {
int r = que.front();
que.pop();
for (int i = 0; i < sigma_size; i++) {
int u = g[r][i];
if (u == 0) {
g[r][i] = g[fail[r]][i];
continue;
}
que.push(u);
int v = fail[r];
while (v && g[v][i] == 0)
v = fail[v];
fail[u] = g[v][i];
last[u] = tag[fail[u]] ? fail[u] : last[fail[u]];
}
}
}
poj 2778 DNA Sequence(AC自动机+矩阵快速幂)
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