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后綴樹的用途,總結起來大概有如下幾種 :
1. 查找字符串o是否在字符串S中
方案:用S構造后綴樹,按在trie中搜索字串的方法搜索o即可。
原理:若o在S中,則o必然是S的某個后綴的前綴。
聽起來有點拗口,舉個例子。例如S: leconte,查找o: con是否在S中,則o(con)必然是S(leconte)的后綴之一conte的前綴。有了這個前提,采用trie搜索的方法就不難理解了。
2. 指定字符串T在字符串S中的重復次數
方案:用S+'$'構造后綴樹,搜索T節點下的葉節點數目即為重復次數 。
原理:如果T在S中重復了兩次,則S應有兩個后綴以T為前綴,重復次數就自然統計出來了。
3. 字符串S中的最長重復子串
方案:原理同2,具體做法就是找到最深的非葉節點。
這個深是指從root所經歷過的字符個數,最深非葉節點所經歷的字符串起來就是最長重復子串。為什么要非葉節點呢?因為既然是要重復,當然葉節點個數要>=2。
4. 兩個字符串S1,S2的最長公共部分
方案:將S1#S2$作為字符串壓入后綴樹,找到最深的非葉節點,且該節點的葉節點既有#也有$(無#)。大體原理同3。
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后綴樹的存儲:為了節省空間,我們不在邊上存儲字符串,而是存儲該字符串在原串中的起止位置,空間復雜度O(n)。
后綴樹的構造:最簡單的方法,使用Trie的構造方法,時間復雜度為O(n^2);
后綴樹也可以在O(n)的時間復雜度內構造,但比較復雜。
如,基本思路:先向后綴樹中插入最長的后綴串(S本身),其次插入次長的后綴串,以此類推,最后插入空串。定義后綴鏈接(Suffix Link)=從節點A指向節點B的指針,B所表示的子串是A所表示的子串的最長后綴。既,根節點到A所經過的字符串s=aw,則從根節點到B所經過的字符串為w。
算法所用符號描述:
后綴樹的構造,算法流程:
1)定義SL(root)=root,首先插入S,此時后綴樹僅有兩個節點。
2)設已經插入了S(i),現在要插入S(i+1),分兩種情況討論:
1:P(S(i))在插入之前已經存在,(如,na,ana,a是na的parent),則P(S(i))有后綴鏈接,令u=SL(P(S(i))),從u開始沿著樹往下查找,在合適的地方插入。
2:P(S(i))是插入S(i)過程中產生的,此時G(S(i))必定存在并有后綴鏈接,比如(na,ana,bana),令u=SL(G(S(i))),w=W(G(S(i)),P(S(i))).從u開始,對w進行快速定位, 在合適的地方插入新的節點。
不斷重復以上步驟,即可完成后綴樹的構造。
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