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KMP

时间:2022-09-29 22:34:57浏览次数:44  
标签:势能 周期 next Prefix KMP 字符串 Border

Border

如果字符串 \(S\) 的同长度的前缀和后缀完全相同,即 \(Prefix[i] = Suffix[i]\)
则称此前缀(后缀)为一个 \(Border\)(根据语境,有时 \(Border\) 也指长度)。

特殊地,字符串本身也可以是它的 \(Border\),具体是不是根据语境判断。

周期和循环节

对于字符串 \(S\) 和正整数 \(p\),如果有 \(S[i] = S[i − p]\),对于 \(p < i ≤ |S|\) 成
立,则称 \(p\) 为字符串 \(S\) 的一个周期。
特殊地,\(p = |S|\) 一定是 \(S\) 的周期

若字符串 \(S\) 的周期 \(p\) 满足 \(p \:\: |\:\: |S|\),则称 \(p\) 为 \(S\) 的一个循环节
特殊地,\(p = |S|\) 一定是 \(S\) 的循环节

重要性质

Border vs 周期

\(p\) 是 \(S\) 的周期 ⇔ \(|S| − p\) 是 \(S\) 的 \(Border\)

证明

\(p 为 S 的周期 ⇔ S[i − p] = S[i]\)
\(q 为 S 的 Border ⇔ S[1, q] = S[|S| − q + 1, |S|] ⇔ S[1] = S[|S| − q + 1], S[2] = S[|S| − q + 2], . . . , S[q] = S[|S|]\)
\(所以|S|-q是一个周期\)
\(易得:p + q = |S|\)

因此,字符串的周期性质等价于 \(Border\) 的性质,
求周期也等价于求 \(Border\)。

警告:\(Border\) 不具有二分性。

Border 的传递性

\(S\) 的 \(Border\) 的 \(Border\) 也是 \(S\) 的 \(Border\)

求 \(S\) 的所有 \(Border\) 等价于求所有前缀的最大 \(Border\)

KMP

next数组

\(next[i]=Preffix[i]\)的非平凡(去掉字符串本身)的最大\(Border\)
\(next[1]=0\)

考虑 \(Prefix[i]\) 的所有(长度大于 \(1\) 的)\(Border\),去掉最后一个字母,就
会变成 \(Prefix[i − 1]\) 的 \(Border\)。

因此求 \(next[i]\) 的时候,可以遍历 \(Prefix[i − 1]\) 的所有 \(Border\),即
\(next[i − 1], next[next[i − 1]], . . . , 0,\)检查后一个字符是否等于 \(S[i]\)。

复杂度分析

\(考虑使用势能分析进行讨论:\)
\(如果 next[i] = next[i − 1] + 1,则势能会增加 1\)
\(否则势能会先减少到某个 next[j],然后有 next[i] = next[j] + 1,势能 也会增加 1,在寻找 next[j] 的过程中,势能会减少,每次至少减少 1。\)
\(还有一种情况,next[i] = 0,势能清空,且不会增加。\)
\(综上,势能总量为 O(N),因此整体的复杂度也是 O(N),常数为 2 左右 (很小)。空间复杂度也为 O(N)。\)

实现

void init(string s){
    //s="!"+s' 使得s从[1,len] 
    len=s.length()-1;
    t=s;
    for(int i=2;i<=len;i++){
        nxt[i]=nxt[i-1];
        while(nxt[i] && s[i]!=s[nxt[i]+1])nxt[i]=nxt[nxt[i]];
        nxt[i]+=(s[i]==s[nxt[i]+1]);
    }	
    return ;
}

标签:势能,周期,next,Prefix,KMP,字符串,Border
From: https://www.cnblogs.com/hh--boke/p/16743333.html

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