天梯杯 L2-008. 最长对称子串(马拉车算法应用)
最长对称子串
对给定的字符串,本题要求你输出最长对称子串的长度。例如,给定Is PAT&TAP symmetric?
,最长对称子串为s PAT&TAP s
,于是你应该输出11。
输入格式:
输入在一行中给出长度不超过1000的非空字符串。
输出格式:
在一行中输出最长对称子串的长度。
马拉车算法:
一)第一步是改造字符串S,变为T,其改造的方法如下:
在字符串S的字符之间和S的首尾都插入一个“#”,如:S=“abba”变为T="#a#b#b#a#" 。我们会发现S的长度是4,而T的长度为9,长度变为奇数了!!那S的长度为
奇数的情况时,变化后的长度还是奇数吗?我们举个例子,S=“abcba”,变化为T=“#a#b#c#b#a#”,T的长度为11,所以我们发现其改造的目的是将字符串的长度变
为奇数,这样就可以统一的处理奇偶的情况了。
二)第二步,为了改进回文相互重叠的情况,我们将改造完后的T[ i ] 处的回文半径存储到数组P[ ]中,P[ i ]为新字符串T的T[ i ]处的回文半径,表示以字符T[i]为中心
的最长回文字串的最端右字符到T[i]的长度,如以T[ i ]为中心的最长回文子串的为T[ l, r ],那么P[ i ]=r-i+1。这样最后遍历数组P[ ],取其中最大值即可。若P[ i ]=1
表示该回文串就是T[ i ]本身。举一个简单的例子感受一下:
数组P有一性质,P[ i ]-1就是该回文子串在原字符串S中的长度 ,那就是P[i]-1就是该回文子串在原字符串S中的长度,至于证明,首先在转换得到的字符串T中,所有
的回文字串的长度都为奇数,那么对于以T[i]为中心的最长回文字串,其长度就为2*P[i]-1,经过观察可知,T中所有的回文子串,其中分隔符的数量一定比其他字符的
数量多1,也就是有P[i]个分隔符,剩下P[i]-1个字符来自原字符串,所以该回文串在原字符串中的长度就为P[i]-1。
另外,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。这样原问题就转化成如何求数组P[ ]的问题了。
三)如何求数组P [ ]
从左往右计算数组P[ ], Mi为之前取得最大回文串的中心位置,而R是最大回文串能到达的最右端的值。
1)当 i <=R时,如何计算 P[ i ]的值了?毫无疑问的是数组P中点 i 之前点对应的值都已经计算出来了。利用回文串的特性,我们找到点 i 关于 Mi 的对称点 j ,其值
为 j= 2*Mi-i 。因,点 j 、i 在以Mi 为中心的最大回文串的范围内([L ,R]),
a)那么如果P[j] <R-i(同样是L和j 之间的距离),说明,以点 j 为中心的回文串没有超出范围[L ,R],由回文串的特性可知,从左右两端向Mi遍历,两端对应的
字符都是相等的。所以P[ j ]=P[ i ](这里得先从点j转到点i 的情况),如下图:
b)如果P[ j ]>=R-i(即j 为中心的回文串的最左端超过 L),如下图所示。即,以点 j为中心的最大回文串的范围已经超出了范围[L ,R] ,这种情况,等式P[ j ]=P[ i ]还成立吗?显然不总是成立的!因,以点 j 为中心的回文串的最左端超过L,那么在[ L, j ]之间的字符肯定能在( j, Mi ]找到相等的,由回文串的特性可知,P[ i ] 至少等于
R- i,至于是否大于R-i(图中红色的部分),我们还要从R+1开始一一的匹配,直达失配为止,从而更新R和对应的Mi以及P[ i ]。
2)当 i > R时,如下图。这种情况,没法利用到回文串的特性,只能老老实实的一步步去匹配。
AC代码:
#include<cstdio> #include<cstring> #include<iostream> #include<algorithm> #include<cmath> #include<vector> #include<set> #include<map> #include<stack> #include<queue> using namespace std; const int N=; char a[N]; char res[N]; int p[N]; //int dp[N][N]; int len; int manacher(char a[]) { res[]='$'; res[]='#'; len=strlen(a); int temp=; ///*改造字符串*/ for(int i=;i<len;i++){ res[temp++]=a[i]; res[temp++]='#'; } // cout<<res<<endl; int len2=strlen(res); memset(p,,sizeof(p)); //mi为最大回文串对应的中心点,right为该回文串能达到的最右端的值 int mi=,right=; //maxLen为最大回文串的长度,maxPoint为记录中心点 int maxlength=,maxpoint=; for(int i=;i<len2;i++) { p[i]=right>i?min(p[*mi-i],right-i):; while(res[i+p[i]]==res[i-p[i]]) p[i]++; //超过之前的最右端,则改变中心点和对应的最右端 if(right<i+p[i]) { right=i+p[i]; mi=i; } //更新最大回文串的长度,并记下此时的点 if(maxlength<p[i]) { maxlength=p[i]; maxpoint=i; } } return maxlength; } int main() { gets(a); int ans=manacher(a); printf("%d",ans-); }