poj 3974 Manacher算法(判断最长回文子串)

题意:给定一个字符串,求其最长回文子串。

思路:暴力O(n^3),遍历中间节点向两边扩展O(n^2)。然后Manacher的O(n)算法是最优算法。以下内容转自(http://blog.csdn.net/yzl_rex/article/details/7908259)

这个算法做了一个简单的处理,很巧妙地把奇数长度回文串与偶数长度回文串统一考虑,也就是在每个相邻的字符之间插入一个分隔符,串的首尾也要加,当然这个分隔符不能再原串中出现,一般可以用‘#’或者‘$’等字符。例如:
原串:abaab
新串:#a#b#a#a#b#
这样一来,原来的奇数长度回文串还是奇数长度,偶数长度的也变成以‘#’为中心奇数回文串了。
接下来就是算法的中心思想,用一个辅助数组P 记录以每个字符为中心的最长回文半径,也就是P[i]记录以Str[i]字符为中心的最长回文串半径。P[i]最小为1,此时回文串为Str[i]本身。
我们可以对上述例子写出其P 数组,如下
新串: # a # b # a # a # b #
P[] : 1 2 1 4 1 2 5 2 1 2 1
我们可以证明P[i]-1 就是以Str[i]为中心的回文串在原串当中的长度。
证明:
1、显然L=2*P[i]-1 即为新串中以Str[i]为中心最长回文串长度。
2、以Str[i]为中心的回文串一定是以#开头和结尾的,例如“#b#b#”或“#b#a#b#”所以L 减去最前或者最后的‘#’字符就是原串中长度 的二倍,即原串长度为(L-1)/2,化简的P[i]-1。得证。 依次从前往后求得P 数组就可以了,这里用到了DP(动态规划)的思想, 也就是求P[i] 的时候,前面的P[]值已经得到了,我们利用回文串的特殊性质可以进行一个大大的优化。

为了防止求P[i]向两边扩展时可能数组越界,我们需要在数组最前面和最后面加一个特殊字符,令P[0]=‘$’最后位置默认为‘\0’不需要特殊处理。此外,我们用MaxId 变量记录在求i 之前的回文串中,延伸至最右端的位置,同时用id 记录取这个MaxId 的id 值。通过下面这句话,算法避免了很多没必要的重复匹配。

那么这句话是怎么得来的呢,其实就是利用了回文串的对称性,如下图,

poj 3974 Manacher算法(判断最长回文子串)_第1张图片


j=2*id-1 即为i 关于id 的对称点,根据对称性,P[j]的回文串也是可以对称到i 这边的,但是如果P[j]的回文串对称过来以后超过MaxId 的话,超出部分就不能对称过来了,如下图,

poj 3974 Manacher算法(判断最长回文子串)_第2张图片

所以这里P[i]为的下限为两者中的较小者,p[i]=Min(p[2*id-i],MaxId-i)。算法的有效比较次数为MaxId 次,所以说这个算法的时间复杂度为O(n)。

#include <cstdio>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
#define clr(s,t) memset(s,t,sizeof(s))
#define N 2000055
char s[N];
int p[N],c = 1;
int main(){
    while(scanf("%s",s)){
        int i,len,maxr,id,res=1;
        if(!strcmp(s,"END"))
            break;
        len = (int)strlen(s)*2+2;
        s[len] = '\0';
        for(i = len-1;i>0;i--){
            if(i&1)
                s[i] = '#';
            else
                s[i] = s[i/2-1];
        }
        s[0] = '@';
        
        p[0] = p[1] = id = maxr = 1;
        for(i = 2;i<len;i++){
            if(i < maxr)
                p[i] = min(p[2*id-i], maxr-i);
            else
                p[i] = 1;
            while(s[i+p[i]] == s[i-p[i]])
                p[i]++;
            if(i+p[i]-1 > maxr){
                maxr = i+p[i]-1;
                id = i;
            }
            res = max(res,p[i]-1);
        }
        printf("Case %d: %d\n",c++,res);
    }
    return 0;
}


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