• 后缀排序


    后缀数组是一个思路较为清晰,代码十分玄学的操作,建议大家按照代码模拟一下样例,理解每一步操作的意义

    后缀数组的作用是将长度为N的字符串的N个后缀来进行排序

    我们直接排序的复杂度是(O(N^2logN))

    后缀数组常用方法是倍增+基数排序算法:

    1.基数排序

    我们先来看一下代码:(默认升序排列)

    //rep(i, a, b)是正序从a-b枚举
    //drep(i, a, b)是倒序从a-b枚举
    //a数组为基数排序辅助数组,即为一个桶
    //rk数组为基数排序的第一关键字
    //tp第二关键字中,排名为i的数的位置
    //sa数组可以在此处理解为排完序后排名为i的数对的位置
    il void Qsort() {
    	rep(i, 1, m) a[i] = 0;//
    	rep(i, 1, n) ++ a[rk[i]];
    	rep(i, 1, m) a[i] += a[i - 1];
    	//记录前缀和以后,a[i]的意义是rak为i的数最大可以到哪里
    	drep(i, 1, n) sa[a[rk[tp[i]]] --] = tp[i];
    	//-- a的意义是减少了一个位置,所以a最大可以到的位置往前移一个
    }
    

    我们来模拟一下,假设我们要对一个数组进行基数排序

    其中第一关键字为:(1 3 2 1 4 3 1 2)

    对应第二关键字为:(3 2 1 2 3 3 1 3)

    所以对应(tp)数组为:(3 7 2 4 1 5 6 8)

    第一步

    我们清空桶

    第二步

    我们将第一关键字压入桶中,得到a数组:(3 2 2 1)

    第三步

    我们将a数组记录前缀和,得到a数组:(3 5 7 8)

    然后我们就可以发现一个奇妙的性质

    对与第一关键字为1的数对,他们的排名为(1-3)

    对与第一关键字为2的数对,他们的排名为(4-5)

    对与第一关键字为3的数对,他们的排名为(6-7)

    对与第一关键字为4的数对,他们的排名为(8-8)

    所以从某种意义上来说,我们已经对第一关键字排好了序

    第四步

    我们从前往后倒序枚举

    首先,最后一个数对的第二关键字为8,第8个数对的第一关键字为2,2的桶现在为5,所以排名为5的位置是第8个

    然后2的桶减一,因为第五个位置已经被占用,所以第一关键字为2的数对排名为(4-4)

    第7个数对的第二关键字为6,第六个数的第一关键字的桶为7个,于是排名为7的位置是第6个

    以此类推,我们可以拍好序,最后的sa数组为(7 4 1 3 8 2 6 5)

    2.倍增

    定义:

    (1. <a, b>)为以a为第一关键字,b为第二关键字进行基数排序)
    (2. s[i])表示原数组的第i位字符

    (3. i-)后缀表示对字符串S的每个后缀,取左边i个字符,得到一个i-后缀

    (4. rk[i][j])表示第j位上的i-后缀的排名

    操作:

    我们可以先按(<i, s[i]>)进行基数排序,得到(rk[1][i])

    再按照(<rk[1][i], rk[1][i + 1]>)进行基数排序,得到(rk[2][i])

    因为是倍增,所以我们可以通过(<rk[2][i], rk[2][i + 2]>)进行基数排序,得到(rk[4][i])

    同理,我们也可以用(<rk[4][i], rk[4][i + 4]>)进行基数排序,得到(rk[8][i])

    当所有(rk[2^k][i])互不相同,排序结束

    代码如下(倍增部分代码有详细注释,就不模拟了,各位最好手动模拟,理解每一行代码,注意在模拟的时候分清楚rk[i]和sa[i]的区别,一定要先清楚每一个数组的意义!!!):

    #include<cstdio>
    #include<iostream>
    #include<algorithm>
    #include<cstring>
    #include<cmath>
    #include<cstdlib>
    using namespace std;
    #define il inline
    #define re register
    #define debug printf("Now is Line : %d
    ",__LINE__)
    #define file(a) freopen(#a".in","r",stdin);freopen(#a".out","w",stdout)
    il int read() {
        re int x = 0, f = 1; re char c = getchar();
        while(c < '0' || c > '9') { if(c == '-') f = -1; c = getchar();}
        while(c >= '0' && c <= '9') x = x * 10 + c - 48, c = getchar();
        return x * f;
    }
    #define rep(i, s, t) for(re int i = s; i <= t; ++ i)
    #define drep(i, s, t) for(re int i = t; i >= s; -- i)
    #define _ 1000005 
    int n, m, a[_], sa[_], rk[_], tp[_];
    char c[_];
    /*
    sa[i]:排名为i的后缀的位置
    rk[i]:第i个位置开始的后缀的排名,作为基数排序的第一关键字
    即sa[rk[i]] = rk[sa[i]] = i
    tp[i]:第二关键字中,排名为i的数的位置
    a[i]:有多少个元素排名为i
    c[i]:原输入数组 
    */
    il int get(char c) {
    	if(c >= '0' && c <= '9') return c - '0' + 1;
    	if(c >= 'A' && c <= 'Z') return c - 'A' + 11;
    	return c - 'a' + 37;
    }
    il void init() {
    	rep(i, 1, n) rk[i] = get(c[i]), tp[i] = i;
    }
    il void print() {
    	rep(i, 1, n) printf("%d ", sa[i]);
    }
    il void Qsort() {
    	rep(i, 1, m) a[i] = 0;
    	rep(i, 1, n) ++ a[rk[i]];
    	rep(i, 1, m) a[i] += a[i - 1];
    	drep(i, 1, n) sa[a[rk[tp[i]]] --] = tp[i];
    }
    il void get_sort() {
    	for(re int w = 1, p = 0; p < n && w <= n; m = p, p = 0, w <<= 1) {
    		//p在此时的意义是最高出现的排名以及一个计数器 
    		//p < n的意义是如果当前最大排名== n则无继续排序的意义 
    		rep(i, n - w + 1, n) tp[++ p] = i;
    		//这里p的定义只是一个计数器 
    		//tp[i]表示第二关键字中,排名为i的数的位置
    		//因为i - w + 1后面没有第二关键字,所以要补0 
    		//所以要设成极小值排在前面
    		rep(i, 1, n) if(sa[i] > w) tp[++ p] = sa[i] - w;
    		//在第一关键字中排名越靠前,表示应该排在前面
    		Qsort(), swap(rk, tp), p = rk[sa[1]] = 1;
    		//我们现在更新rk,tp已经无用,先备份,用memcpy也行
    		//注意到一个性质 : rk[sa[i]] = i
    		rep(i, 2, n) rk[sa[i]] = (tp[sa[i]] == tp[sa[i - 1]] && tp[sa[i] + w] == tp[sa[i - 1] + w]) ? p : ++ p;
    		//注意tp和rk已经交换,所以这个判断的意思是:
    		//如果两个后缀还相等,则排名不变,否则++
    	}
    }
    int main() {
    	scanf("%s", c + 1), n = strlen(c + 1), m = 62;
    	init(), Qsort(), get_sort(), print();
    	return 0;
    }
    
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/bcoier/p/11441716.html
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