ACM-ICPC之最小表示法模板

最小表示
最小表示法在解决判断“同构”一类问题中有很大作用。
循环同构问题:给出两个串:s1 = “babba”和s2 = “bbaba”,其中两者均看成环状的,即首尾是相接的,问:从s1的哪里断开可以得到和s2一样的串或者两者不会相同?本题就是从s1的第2个字符’a’后面断开,可以得到与s2一样的串。这个问题就是同构问题。
1.朴素算法(O(nm)):即尝试s1的n个断开点,与s2进行比较,如果相同则到同构位置,否则不到。该算法仅适用于n, m规模较小情况,对于n, m 都在10000规模的长度,明显速度太慢。
2.转换为模式匹配:对于此类问题,已经有一个很好的转换思路了,即:首先构造新的模型:S=s1+s1为主串,s2为模式串。如果s1和s2是循环同构的,那么s2就一定可以在S中到匹配。否则不到匹配则两则不能同构。而在S中寻s2的匹配是有很多O(N+M)级的算法了,KMP算法就是这样一个优秀的算法,所以本问题转换为模式匹配后应用KMP算法,可以在O(n+m)的时间内获得问题的解
3.下面再来看看“最小表示法”在此类问题中的应用(算法思路来源于国家队的一位队员),它也可以在O(n+n)时间内求解,更大的优势还有无需KMP算法的Next数组,仅需要两个指针即可。
解析过程:
问题:有两列数a1,a2…an和b1,b2…bn ,不记顺序,判断它们是否相同。eg:{an} = {2, 3, 5, 7};{bn} = {2, 7, 5 3}。一眼可见两者是相同的,但是对于计算机来说,如果采用枚举算法,那么比较次数将是:n*(n-1)*(n-2)….*2*1 = n! 量级。阶乘增长之快,时间上是无法忍受的。抓住问题的本质:如果两列数相同,那么它们排序之后从头到尾肯定一样!则问题在O(nlogn)时间解决。可见这个问题的本质就在于排序(非降序)之后的序列是原序列的“最小表示”,如果两个序列的“最小表示”相同则两者就相同,否则就不相同。
书录解题
启示:当两个对象有多种形式且需判断它们在某种变换规则下是否相同时,可转换为比较可以通过变换规则得到的所有表示的“最小表示”是否相同。例如本问题是不计顺序的规则,最小表示就是非降序排列后的序列。当然对于其它问题就不能简单的排序了,需要满足“在变换规则下可以达到的表示形式”。
a.首先定义一个变换规则f,判断两个事物s和t是否互为f本质相同,方法就是:将s,t转换为规则f下的最小表示形式,再比较是否相同。
b.返回到本节一开始提到的字符串循环同构问题,规则f就是“循环移动”,最直接最简单的方法就是分别求出s1, s2的最小表示,再比较两者是否相同,但是可以发现这明显也是一个O(n^2)思路。 中华会务网
c.换一种思路,令Min(s)返回值为:从s的第Min(s)个字符引起的s的一个循环表示的最小表示,若有多个值则返回下标最小的一个。例如s = {bbbaab},那么Min(s) = 3 --下标从0算起。Min(s)的求法在后面部分具体阐述,这个问题仅仅用到这个概念,不必直接求,因为当到循环同构时实际就是Min(s)。
d.先类似于模式匹配方法将两者加倍:u = s1 + s1,w = s2 + s2,指针i,j分别指向u, w的第一个位置0,i,j指针滑动可以得到两种情况:
<1>.若i,j分别指向Min(s1)和Min(s2)时,一定有u[i…i+|s1|-1] = w[j…j+|s2|+1]也就是立马得到解。木结构设计规范
<2>.否则i<=Min(s1),j<=Min(s2)时,两指针仍然有希望到达i=Min(s1),j=Min(s2)这个状态。
因此问题转换为:两个指针分别向后滑动比较,如果比较失败,如何正确的滑动指针使得新指针i, j仍然满足:i<=Min(s1)j<=Min(s2)设指针i,j分别向后滑动k个位置后比较失败(k>=0),即有u[i+k]≠w[j+k]。仍然分两种情况:
<1>. u[i+k] > w[j+k]:令i<=x<=i+k时,我们来研究s1[x-1],因为u[x]在u[i]的后x-i个位置,对应相等于在w[j]的后x-i个位置即w[j+(x-i)],同样对应相等的u[x+1] = w[j+(x+1-i)]…直到x =i+ k-1,即有:u[x…x+i+k-1] = w[j+x-i…j+x-1],现在已经在u[i+k]位置处不相等且u[i+k]>w[j+k],因此整个s[x-1]都不是s1的最小表示的前缀,则Min(s1)>i+k,所以i可以滑动到i+k+1仍可保证<=Min(s1)。
/*
tju 3275(Windy's S), zju2006(Glass Beads),zju1729(Hidden Password), hdu3374(String Problem
)
*/
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
/*
用最小表示法求字符串S的最小字典序
返回字典序最小的串的首字母位置
*/
int MinRepresstation(string S)
{
    int i = 0, j = 1, k = 0;
    int len = S.length();
    S += S;
    while(i < len && j < len)
    {
        k = 0;
2011山东理综
路亚中国        while(k < len && S[i + k] == S[j + k])
            k++;
        if(k >= len)
            break;
        if(S[i + k] > S[j + k])
            i = max(i + k + 1, j + 1);
        else
            j = max(i + 1, j + k + 1);
seer2.61    }
    return min(i ,j);
}
int main()
{
    int T;
    string S;
    int beg, k, len;
    cin>>T;
    while(T--)
    {
        cin>>len>>S;
        beg = MinRepresstation(S);
        cout<<beg<<endl;
    }
    return 0;
}

本文发布于:2024-09-21 00:47:57,感谢您对本站的认可!

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