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====== 序列自动机 ======

===== 算法思想 =====

序列自动机是接受且仅接受一个字符串的子序列的自动机。字符串设为 $s$ 。

若 $s$ 包含 $n$ 个字符，那么序列自动机包括 $n+1$ 个状态。

令 $t$ 是 $s$ 的一个子序列，则 $d(start,t)$ 是 $t$ 在 $s$ 第一次出现时末端的位置。

也就是说，一个状态 $i$ 表示前缀 $s[1…i]$ 的子序列与前缀 $s[1…i-1]$ 的子序列的差集。

序列自动机上的所有状态都是接受状态。

$d(u,c)=min\{i|i>u,s[i]=c\}$ ，也就是字符 $c$ 下一次出现的位置。因为若 $i＞j$ ，后缀 $s[i…|s|]$ 的子序列是后缀 $s[j…|s|]$ 的子序列的子集，一定要选尽量靠前的，才能最优。

构建复杂度是 $O(n|\sum|)$ 。

===== 算法实现 =====

==== 构造 ====

<hidden 构造>

<code cpp>

struct SQAM {
	int ch[MAXL][MAXM],las[MAXM];
	int root;
	void init() {
		root=1;//构造根节点 
	}
	void work(char s[]) {
		int len=strlen(s);
		for(int i=len-1;i>=0;i--) {
			for(int j=0;j<MAXM;j++) ch[i+2][j]=las[j];//每个字符是一个节点 根节点是1 所以0位置字符状态为2 
			las[s[i]-'a']=i+2;
		}
		for(int i=0;i<MAXM;i++) ch[root][i]=las[i];
	}
}s1,s2;

</code>

</hidden>

===== 代码练习 =====

问题导入：

给定一个字符串 $S$ ， $q$ 次询问，每次给定另一个字符串 $T$ ，询问 $T$ 是否是 $S$ 的子序列。 $len(S)≤10^{5},q≤10^{5},\sum len(T)≤10^{6}$

最暴力的做法：建一个 $t_{0}$ ，指向所有点，然后每个点的后继是后面的点，最后每个点打结束标记，这样光建边就要 $O(len^{2})$ 再加上查询是 $O(\sum |T|)$ 。显然爆炸。显然对于相同的字符贪心取前面的就好了，记录每种字符在哪些位置出现过。这个复杂度是 $O(len)$ 的，然后对于查找串的当前字符 $upper_bound(pos[c].begin(),pos[c].end(),now_pos);$ ，如果查找到 $end$ 说明不存在，如果一直找到最后说明存在。这个的复杂度是 $O(|S|+\sum |T|*log(|S|))$ 的。

<hidden 实现>

<code cpp>

const int MAXN=1001000;
const int MAXM=26;
int q;
char s[MAXN],t[MAXN];
vector<int> pos[MAXM];
bool work() {
	scanf("%s",t);
	int len=strlen(t);
	int nowpos=-1;
	for(int i=0;i<len;i++) {
		vector<int>:: iterator y=upper_bound(pos[t[i]-'a'].begin(),pos[t[i]-'a'].end(),nowpos);
		if(y==pos[t[i]-'a'].end()) return false;
		nowpos=*y;
	}
	return true;
}

void solve() {
	scanf("%s",s);
	scanf("%d",&q);
	int len=strlen(s);
	for(int i=0;i<len;i++) {
		pos[s[i]-'a'].push_back(i);
	}
	while(q--) {
		if(work()) puts("Yes");
		else puts("No");
	}
}

int main() {
	solve();
	return 0;
}

</code>

</hidden>

如果要支持带修，把 $vector$ 换成平衡树即可（修改变成 $O(logn)$ 的）。

<hidden 带修代码>

<code cpp>

#include<iostream>
#include<cstdlib>
using namespace std;
const int N=1e5+10;
struct fhq_treap{
	int lson,rson;
	int val,key;
	int size;
};
fhq_treap fhq[N];
int root[N],a[N];
int tot;
inline int newnode(int val){
	tot++;
	fhq[tot].key=rand();
	fhq[tot].val=val;
	fhq[tot].size=1;
	return tot;
}
inline void pushup(int pos){
	fhq[pos].size=fhq[fhq[pos].lson].size+fhq[fhq[pos].rson].size+1;
}
void split(int pos,int val,int &x,int &y){
	if(!pos){
		x=y=0;
		return ;
	}
	if(fhq[pos].val<=val){
		x=pos;
		split(fhq[pos].rson,val,fhq[x].rson,y);
	}
	else{
		y=pos;
		split(fhq[pos].lson,val,x,fhq[y].lson);
	}
	pushup(pos);
}
int merge(int x,int y){
	if(!x||!y)
		return x+y;
	if(fhq[x].key<fhq[y].key){
		fhq[x].rson=merge(fhq[x].rson,y);
		pushup(x);
		return x;
	}
	else{
		fhq[y].lson=merge(x,fhq[y].lson);
		pushup(y);
		return y;
	}
}
void ins(int &pos,int val){
	int x,y;
	split(pos,val,x,y);
	pos=merge(merge(x,newnode(val)),y);
}
void del(int &pos,int val){
	int x,y,z;
	split(pos,val-1,x,y);
	split(y,val,y,z);
	y=merge(fhq[y].lson,fhq[y].rson);
	pos=merge(merge(x,y),z);
}
int get_suc(int &pos,int val){
	int x,y;
	split(pos,val,x,y);
	int ans=y;
	while(fhq[ans].lson)
		ans=fhq[ans].lson;
	pos=merge(x,y);
	return fhq[ans].val;
}
int main(){
	int t,n,m,k;
	cin>>t>>n>>m>>k;
	for(int i=1;i<=n;i++){
		cin>>a[i];
		root[a[i]]=merge(root[a[i]],newnode(i));
	}
	int opt;
	int x,y;
	int pos=0;
	bool flag;
	for(int i=1;i<=m;i++){
		cin>>opt;
		if(opt){
			cin>>x;
			pos=0;
			flag=true;
			for(int j=1;j<=x;j++){
				cin>>y;
				pos=get_suc(root[y],pos);
				if(!pos)
					flag=false;
			}
			if(flag)
				cout<<"Yes\n";
			else
				cout<<"No\n";
		}
		else{
			cin>>x>>y;
			del(root[a[x]],x);//删除
			a[x]=y;//修改
			ins(root[a[x]],x);//插入
		}
	}
}

</code>

</hidden>

1.[[https://www.luogu.com.cn/problem/P4112#submit]]

==== 题意 ====

给定两个长度不超过 $2000$ 的字符串，分别设为 $s_{1},s_{2}$ 

分为四个问题：

  - 求 $s_{1}$ 的最短的子串且不是 $s_{2}$ 的子串
  - 求 $s_{1}$ 的最短的子串且不是 $s_{2}$ 的子序列
  - 求 $s_{1}$ 的最短的子序列且不是 $s_{2}$ 的子串
  - 求 $s_{1}$ 的最短的子序列且不是 $s_{2}$ 的子序列

如果没找到输出 $-1$ 。

==== 题解 ====

显然要分别对两个串建立后缀自动机和序列自动机

因为要找最短的，所以 $BFS$ 开始搜，不管是什么自动机，从根节点往下开始搜，搜到 $s_{1}$ 有结点且 $s_{2}$ 没有的结点就可以了，如果到最后都没找到输出 $-1$ 即可。

<hidden 代码>

<code cpp>

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;

const int MAXL=2021;
const int MAXM=46;

const int MAXN=2021;
struct SAM {
	int las,tot;
	struct NODE {
		int ch[MAXM];
		int len,fa;
		NODE() {
			memset(ch,0,sizeof(ch));
			len=0;
			fa=0;
		}
	} dian[MAXN<<1];
	void init() {
		las=tot=1;
	}
	void add(int c) {
		int p=las;
		int np=las=++tot;
		dian[np].len=dian[p].len+1;
		for(; p&&!dian[p].ch[c]; p=dian[p].fa)dian[p].ch[c]=np;
		if(!p)dian[np].fa=1;//以上为case 1
		else {
			int q=dian[p].ch[c];
			if(dian[q].len==dian[p].len+1)dian[np].fa=q;//以上为case 2
			else {
				int nq=++tot;
				dian[nq]=dian[q];
				dian[nq].len=dian[p].len+1;
				dian[q].fa=dian[np].fa=nq;
				for(; p&&dian[p].ch[c]==q; p=dian[p].fa)dian[p].ch[c]=nq; //以上为case 3
			}
		}
	}
}S1,S2;

char A[MAXL],B[MAXL];
int la,lb;

struct SQAM {
	int ch[MAXL][MAXM],las[MAXM];
	int root;
	void init() {
		root=1;//构造根节点 
	}
	void work(char s[]) {
		int len=strlen(s);
		for(int i=len-1;i>=0;i--) {
			for(int j=0;j<MAXM;j++) ch[i+2][j]=las[j];//每个字符是一个节点 根节点是1 所以0位置字符状态为2 
			las[s[i]-'a']=i+2;
		}
		for(int i=0;i<MAXM;i++) ch[root][i]=las[i];
	}
}s1,s2;

struct Node {
	int a,b,s;
};
int vis[MAXL<<1][MAXL<<1];

int BFS(int v){
	queue<Node>q;
	vis[1][1]=v;
	Node ntmp;
	ntmp.a=1,ntmp.b=1,ntmp.s=0;
	q.push(ntmp);
	while(!q.empty()) {
		ntmp=q.front();
		int a=ntmp.a,b=ntmp.b,s=ntmp.s;
		//printf("%d %d %d %d\n",a,b,s,v);
		q.pop();
		for(int i=0,da,db;i<MAXM;i++) {
			if(v==1) {
				da=S1.dian[a].ch[i],db=S2.dian[b].ch[i];
			}else if(v==2) {
				da=S1.dian[a].ch[i],db=s2.ch[b][i];
			}else if(v==3) {
				da=s1.ch[a][i],db=S2.dian[b].ch[i];
			}else if(v==4) {
				da=s1.ch[a][i],db=s2.ch[b][i];
			}
			//printf("%d %d %d\n",da,db,v);
			if(vis[da][db]==v) continue;
			if(da&&!db) return s+1;
			if(da&&db) {
				Node nntmp;
				nntmp.a=da,nntmp.b=db,nntmp.s=s+1;
				q.push(nntmp);
				vis[da][db]=v;
			}
		}
	}
	return -1;
}

int main() {
	scanf("%s%s",A,B);
	la=strlen(A); lb=strlen(B);
	s1.init();s2.init();S1.init();S2.init();
	for(int i=0; i<la; i++) {
		S1.add(A[i]-'a');
	}
	s1.work(A);
	for(int i=0; i<lb; i++) {
		S2.add(B[i]-'a');
	}
	s2.work(B);
	int a1=BFS(1),a2=BFS(2),a3=BFS(3),a4=BFS(4);
	printf("%d\n%d\n%d\n%d\n",a1,a2,a3,a4);
	return 0;
}

</code>

</hidden>
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