• 【知识总结】回文自动机(Palindrome_Automaton)


    参考资料:Palindromic Tree——回文树【处理一类回文串问题的强力工具】(请注意,其中似乎有一些错误)

    回文自动机似乎和回文树是同一个东西qwq?

    回文自动机(PAM)是一种处理回文串的工具。它的每个结点表示一个本质不同的回文串,转移边(c)表示在当前字符串的首尾分别加一个字符(c)

    回文自动机由两棵树组成,根结点分别称为(odd)(even)(even)表示空串,长度为(0),长度为偶数的回文串在它的子树上;(odd)表示一个“虚拟”的串,长度为(-1),长度为奇数的回文串在它的子树上。(odd)的直接儿子表示只有一个字母的回文串。沿着转移边(c)走一步就在当前串首尾各加上一个字符(c)。和AC自动机类似,一个结点的(fail)指针指向它的最长回文真后缀(定义(fail[even]=odd))。比如wqwqqwqwq的回文自动机长这样(数字表示结点编号,红箭头表示(fail)指针):

    wqwqqwqwq

    我画着画着发现这个字符串里回文串比想象的多

    和后缀自动机类似,构造回文自动机也采用每次插入一个字符的方法。设原串是(S),当前位置是(pos),要加入的字符是(c),则可能会多一些以字符(c)结尾的回文串。而多的这些字符串可以看成是一个回文串([a,pos-1])满足(S_{a-1}=c)后面加一个字符(c)。于是要找到最长的这样的回文串([a,pos-1]),即从(pos-1)这个结点开始爬(fail)链,直到(p)点满足(S_{pos-len[p]-1}=S_{pos})。爬(fail)链最终会到长度为(-1)(even),由于(pos-(-1)-1=pos),所以这个式子最终一定会成立。这个过程即代码中的(get\_fail)函数。

    设第一个满足如上条件的点是(p)。如果(p)已经有了(c)字符的转移,则直接增加它的(cnt)(该字符串出现次数)即可;如果没有,则新建结点(q)(q)的长度显然是(p)的长度加(2)(q)(fail)是从(p)(fail)往上爬,找到第一个在后面加字符(c)仍为回文串的地方(方法同上述(get\_fail)),把它加字符(c)后转移到的点作为(q)(fail)

    注意,如果要统计每个回文串的出现次数(即(cnt)),建完后要在(fail)树上做一遍树上递推(因为插入的时候只在当前点结尾的最长回文串的结点(cnt)上加(1)。如果一个串出现了,它的最长回文真后缀一定也出现了)。由于回文自动机是两棵树,所以不需要像后缀自动机求(Right)集合大小一样拓扑排序,只要按标号从大到小做即可。

    题目:洛谷3649

    把每个结点的长度(len)乘上出现次数(cnt)然后加起来就好了。

    代码:

    #include <cstdio>
    #include <algorithm>
    #include <cctype>
    #include <cstring>
    #include <string>
    #define _ 0
    using namespace std;
    
    namespace zyt
    {
    	const int N = 3e5 + 10;
    	template<typename T>
    	inline bool read(T &x)
    	{
    		char c;
    		bool f = false;
    		x = 0;
    		do
    			c = getchar();
    		while (c != EOF && c != '-' && !isdigit(c));
    		if (c == EOF)
    			return false;
    		if (c == '-')
    			f = true, c = getchar();
    		do
    			c = getchar();
    		while (isdigit(c));
    		if (f)
    			x = -x;
    		return true;
    	}
    	inline bool read(string &s)
    	{
    		static char buf[N];
    		if (scanf("%s", buf) == -1)
    			return false;
    		else
    		{
    			s = buf;
    			return true;
    		}
    	}
    	template<typename T>
    	inline void write(T x)
    	{
    		static char buf[20];
    		char *pos = buf;
    		if (x < 0)
    			putchar('-'), x = -x;
    		do
    			*pos++ = x % 10 + '0';
    		while (x /= 10);
    		while (pos > buf)
    			putchar(*--pos);
    	}
    	const int CH = 26;
    	typedef long long ll;
    	string s;
    	namespace Palindrome_Auto_Machine
    	{
    		struct node
    		{
    			int len, cnt, fail, s[CH];
    		}tree[N];
    		int cnt, last, odd, even, pos;
    		char s[N];
    		void init()
    		{
    			last = even = 0, odd = 1, cnt = 1, pos = 0;
    			s[0] = '#';
    			tree[odd].len = -1, tree[even].len = 0;
    			tree[odd].fail = tree[even].fail = odd;
    		}
    		int get_fail(int p)
    		{
    			while (s[pos - tree[p].len - 1] != s[pos])
    				p = tree[p].fail;
    			return p;
    		}
    		void insert(const char c)
    		{
    			s[++pos] = c;
    			int x = c - 'a', p = get_fail(last);
    			if (!tree[p].s[x])
    			{
    				tree[++cnt].len = tree[p].len + 2;
    				tree[cnt].fail = tree[get_fail(tree[p].fail)].s[x];
    				tree[p].s[x] = cnt;
    			}
    			last = tree[p].s[x];
    			++tree[last].cnt;
    		}
    		void build(const string &str)
    		{
    			for (int i = 0; i < str.size(); i++)
    				insert(str[i]);
    			for (int i = cnt; i > 0; i--)
    				tree[tree[i].fail].cnt += tree[i].cnt;
    		}
    		inline ll solve()
    		{
    			ll ans = 0;
    			for (int i = 0; i <= cnt; i++)
    				ans = max(ans, (ll)tree[i].cnt * tree[i].len);
    			return ans;
    		}
    	}
    	int work()
    	{
    		using Palindrome_Auto_Machine::init;
    		using Palindrome_Auto_Machine::build;
    		using Palindrome_Auto_Machine::solve;
    		read(s);
    		init();
    		build(s);
    		write(solve());
    		return (0^_^0);
    	}
    }
    int main()
    {
    	return zyt::work();
    }
    
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