HiHocoder 1036 : Trie图 AC自动机
Trie图
先看一个问题：给一个很长很长的母串 长度为n，然后给m个小的模式串。求这m个模式串里边有多少个是母串的字串。
最先想到的是暴力O(n*m*len(m)) len(m)表示这m个模式串的平均长度。。。
显然时间复杂度会很高。。。
再改进一些，用kmp让每一模式串与母串进行匹配呢？时间复杂度为O((n + len(m))*m)，还算可以。
可是还有没有更快的算法呢？
编译原理里边有一个很著名的思想：自动机。
这里就要用到确定性有限状态自动机（DFA）。可以对这m个模式串建立一个DFA，然后让母串在DFA上跑，遇到某个模式串的终结节点则表示这个模式串在母串上。
就像这个图，母串“nano”在上边跑就能到达终止节点。
上边说的是自动机的概念。。。还有一个要用到的是trie树，这个不解释了，网上资料一大堆。
这里步入正题：Trie图
trie图是一种DFA，可以由trie树为基础构造出来，
对于插入的每个模式串，其插入过程中使用的最后一个节点都作为DFA的一个终止节点。
如果要求一个母串包含哪些模式串，以用母串作为DFA的输入，在DFA 上行走，走到终止节点，就意味着匹配了相应的模式串。
ps: AC自动机是Trie的一种实现，也就是说AC自动机是构造Trie图的DFA的一种方法。还有别的构造DFA的方法...
怎么建Trie图？
可以回想一下，在kmp算法中是如何避免母串在匹配过程种指针回溯的？也就是说指针做不必要的前移，浪费时间。
同样的，在trie图中也定义这样一个概念：前缀指针。
这个前缀指针，从根节点沿边到节点p我们可以得到一个字符串S，节点p的前缀指针定义为：指向树中出现过的S的最长的后缀。
构造前缀指针的步骤为：根据深度一一求出每一个节点的前缀指针。对于当前节点，设他的父节点与他的边上的字符为Ch，如果他的父节点的前缀指针所指向的节点的儿子中，有通过Ch字符指向的儿子，那么当前节点的前缀指针指向该儿子节点，否则通过当前节点的父节点的前缀指针所指向点的前缀指针，继续向上查找，直到到达根节点为止。
上图构造出所有节点的前缀指针。
相信原来的问题到这里基本已经解决了。可以再考虑一下它的时间复杂度，设M个串的总长度为LEN
所以算法总的时间复杂度为O(LEN + n)。比较好的效率。
模板，HDU 2222：
/*
个人感觉这样写更清晰一点。（动态分配内存）
*/
class Node {
public:
Node* fail;
Node* next[26];
int cnt;
Node() {
CL(next, 0);
fail = NULL;
cnt = 0;
}
};
//Node* q[10000000];
class AC_automaton : public Node{
public:
Node *root;
int head, tail;
void init() {
root = new Node();
head = tail = 0;
}
void insert(char* st) {
Node* p = root;
while(*st) {
if(p->next[*st-'a'] == NULL) {
p->next[*st-'a'] = new Node();
}
p = p->next[*st-'a'];
st++;
}
p->cnt++;
}
void build() {
root->fail = NULL;
deque<Node* > q;
q.push_back(root);
while(!q.empty()) {
Node* tmp = q.front();
Node* p = NULL;
q.pop_front();
for(int i = 0; i < 26; ++i) {
if(tmp->next[i] != NULL) {
if(tmp == root) tmp->next[i]->fail = root;
else {
p = tmp->fail;
while(p != NULL) {
if(p->next[i] != NULL) {
tmp->next[i]->fail = p->next[i];
break;
}
p = p->fail;
}
if(p == NULL) tmp->next[i]->fail = root;
}
q.push_back(tmp->next[i]);
}
}
}
}
int search(char* st) {
int cnt = 0, t;
Node* p = root;
while(*st) {
t = *st - 'a';
while(p->next[t] == NULL && p != root) {
p = p->fail;
}
p = p->next[t];
if(p == NULL) p = root;
Node* tmp = p;
while(tmp != root && tmp->cnt != -1) {
cnt += tmp->cnt;
tmp->cnt = -1;
tmp = tmp->fail;
}
st++;
}
return cnt;
}
}AC;以上转载自：http://www.cnblogs.com/vongang/archive/2012/07/24/2606494.html
Trie图：http://hihocoder.com/problemset/problem/1036
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#define N 1000006
using namespace std;
int c[N][26], cnt = 0, fail[N], n, q[N], w[N];
inline void ins(char *s) {
int len = strlen(s), now = 0;
for(int i = 0; i < len; ++i) {
int t = s[i] - 'a';
if (!c[now][t]) c[now][t] = ++cnt;
now = c[now][t];
}
w[now] = 1;
}
inline void BFS() {
int now, head = -1, tail = -1;
for(int t = 0; t < 26; ++t)
if (c[0][t])
q[++tail] = c[0][t];
while (head != tail) {
now = q[++head];
for(int t = 0; t < 26; ++t)
if (!c[now][t])
c[now][t] = c[fail[now]][t]; //建立“前缀边”
else {
q[++tail] = c[now][t];
int tmp = fail[now];
while(tmp && !c[tmp][t])
tmp = fail[tmp];
fail[c[now][t]] = c[tmp][t];
}
}
}
inline void AC(char *s) {
int len = strlen(s), now = 0;
for(int i = 0; i < len; ++i) {
now = c[now][s[i] - 'a'];
if (w[now]) {
puts("YES");
return;
}
}
puts("NO");
}
int main() {
scanf("%d\n", &n);
char s[N];
for(int i = 1; i <= n; ++i)
scanf("%s", s), ins(s);
BFS();
scanf("%s", s);
AC(s);
return 0;
}不要介意“前缀边”这个名字起得多么牵强，可以理解为记录法一：Trie图
讲的很详细，又是已经会了手动操作，变成代码还是有点困难，按照郭老师那个模版敲了一个差不多的，但是感觉和本题所讲写的不一样，让我再研究一下
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <queue>
using namespace std;
int n;
char s[1000005];
struct Node {
bool isend;
Node *nxt[26],*pre;
Node():isend(false),pre(NULL) {
memset(nxt,NULL,sizeof(nxt));
}
}*root,*cur,*pre;
void add(char *p) {//添加模式串，建立trie树
cur=root;
while(*p) {
if(cur->nxt[*p-'a']==NULL)
cur->nxt[*p-'a']=new Node();
cur=cur->nxt[*p-'a'];
++p;
}
cur->isend=true;
}
void build() {//建立trie图
cur=root;
queue<Node*> q;
for(int i=0;i<26;++i)
if(root->nxt[i]) {//第一层结点的前缀指针指向根结点
cur->nxt[i]->pre=root;
q.push(cur->nxt[i]);
}
while(!q.empty()) {
cur=q.front();
q.pop();
for(int i=0;i<26;++i) {
if(cur->nxt[i]) {//如果当前结点存在i子结点
pre=cur->pre;
while(pre) {
if(pre->nxt[i]) {//找到当前结点的有i子结点的前缀结点
cur->nxt[i]->pre=pre->nxt[i];
if(pre->nxt[i]->isend)//如果该前缀结点危险结点，则其i子结点也是危险结点
cur->nxt[i]->isend=true;
break;
}
pre=pre->pre;
}
if(cur->nxt[i]->pre==NULL)//如果未找到当前结点的有i子结点的前缀结点，则其i子结点的前缀结点是根节点
cur->nxt[i]->pre=root;
q.push(cur->nxt[i]);
}
}
}
}
bool query(char *p) {
int i;
cur=root;
while(*p) {
i=*p-'a';
while(cur) {
if(cur->nxt[i]) {
cur=cur->nxt[i];
if(cur->isend==true)
return true;
break;
}
cur=cur->pre;
}
if(cur==NULL)//若trie图中没有以*p开头的模式串，当前结点指向根结点
cur=root;
++p;
}
return false;
}
int main() {
root=new Node();
scanf("%d",&n);
while(n--) {
scanf("%s",s);
add(s);
}
build();
scanf("%s",s);
printf("%s\n",query(s)?"YES":"NO");
return 0;
}
法二：AC自动机
刚开始直接用没有修改的build函数和query函数，导致query每次还得查询当前词的后缀，引起TLE后来发现如果其后缀是河蟹词，将其标记为危险可以避免查询当前词的后缀
#include <cstdio>
#include <queue>
using namespace std;
const int MAXNODE=1000005;
struct Trie {
int nxt[MAXNODE][26],fail[MAXNODE];
bool ed[MAXNODE];
int l;
const static int root=0;
Trie() {
clear();
}
int newNode() {
for(int i=0;i<26;++i)
nxt[l][i]=-1;
ed[l]=false;
return l++;
}
void insert(char *p) {
int cur=root;
while(*p) {
if(nxt[cur][*p-'a']==-1)
nxt[cur][*p-'a']=newNode();
cur=nxt[cur][*p-'a'];
++p;
}
ed[cur]=true;
}
void build() {
int cur=root,i;
queue<int> q;
fail[root]=root;
for(i=0;i<26;++i) {
if(nxt[root][i]==-1)
nxt[root][i]=root;
else {
fail[nxt[root][i]]=root;
q.push(nxt[root][i]);
}
}
while(!q.empty()) {
cur=q.front();
q.pop();
for(i=0;i<26;++i) {
if(nxt[cur][i]==-1)
nxt[cur][i]=nxt[fail[cur]][i];
else {
fail[nxt[cur][i]]=nxt[fail[cur]][i];
q.push(nxt[cur][i]);
if(ed[fail[nxt[cur][i]]])//优化，与普通的AC自动机不同，因为只要有河蟹词就返回，所以有河蟹词后缀的也标记危险，去掉查询时通过while查询后缀
ed[nxt[cur][i]]=true;
}
}
}
}
bool query(char *p) {
int cur=root;
while(*p) {
cur=nxt[cur][*p-'a'];
if(ed[cur])
return true;
++p;
}
return false;
}
void clear() {
l=root;
newNode();
}
}ac;
int n;
char s[MAXNODE];
int main() {
scanf("%d",&n);
while(n--) {
scanf("%s",s);
ac.insert(s);
}
ac.build();
scanf("%s",s);
printf("%s\n",ac.query(s)?"YES":"NO");
return 0;
} 
