后缀自动机(SAM) 学习笔记
最近学了SAM已经SAM的比较简单的应用，SAM确实不好理解呀，记录一下。
这里提一下后缀自动机比较重要的性质：
1，SAM的点数和边数都是O(n)级别的，但是空间开两倍。
2，SAM每个结点代表一个endpos，每个endpos有可能代表多个字串(当然这些字串的endpos相等)，且这些字串的长度呈一个梯形。
3，令tree[x].len为点x代表的所有字串中长度最长的,tree[x].short为最短的，那么tree[x].short=(tree[fa].len)+1，根据这条性质其实tree[x].short就不用算了可以直接由fa得到。
4，SAM的一条边代表往后添加一个字符，且路径和字串一一对应，那么就得到路径数等于字串数。
5，在parent树上，x的endpos大小等于x的所有儿子y的endpos大小+1，那么就可以通过建树之后一次dfs计算所有点的endpos大小。
6，第2点说明每个状态endpos代表的长度区间为len[fa[s]]->len[s]]，那么要求所有本质不同的串的个数就是∑tlen[t]−len[fa[t]] 。
模板题：洛谷P3804
题目要求出现次数不为1(即endpos大小不为1)的时候计算出现次数*字串大小最大。首先肯定要计算endpos大小（这里用的是建树之后dfs的计算办法），然后虽然每个endpos应该有多个字串，但是题目要求计算最大值，所以只看endpos最长的那个字串(tree[x].len)就可以了。
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=2e6+;
int n,tot=,las=;
char s[N];
struct NODE {
int ch[];
int len,fa;
NODE(){memset(ch,,sizeof(ch));len=fa=;}
}tree[N]; int cnt=,head[N],nxt[N],to[N];
void add_edge(int x,int y) {
nxt[++cnt]=head[x]; to[cnt]=y; head[x]=cnt;
} long long ep[N],ans; //ep是结点endpos大小
void insert(int c) { //字符插入到SAM中
int p=las,np=las=++tot;ep[tot]=;
tree[np].len=tree[p].len+;
for (;p&&!tree[p].ch[c];p=tree[p].fa) tree[p].ch[c]=np;
if (!p) tree[np].fa=;
else {
int q=tree[p].ch[c];
if(tree[q].len==tree[p].len+)tree[np].fa=q;
else {
int nq=++tot;
tree[nq]=tree[q];tree[nq].len=tree[p].len+;
tree[q].fa=tree[np].fa=nq;
for(;p&&tree[p].ch[c]==q;p=tree[p].fa) tree[p].ch[c]=nq;
}
}
} void dfs(int x) {
for(int i=head[x];i;i=nxt[i]) {
int y=to[i];
dfs(y);
ep[x]+=ep[y];
}
if(ep[x]!=)ans=max(ans,ep[x]*tree[x].len);
} int main()
{
scanf("%s",s); n=strlen(s);
for(int i=;i<n;i++) insert(s[i]-'a'); //把字符串s插入到 SAM 中 for(int i=;i<=tot;i++) add_edge(tree[i].fa,i); //建树计算每个点endpos大小
dfs(); //dfs计算
printf("%lld\n",ans);
return ;
}
SPOJ1811 LCS - Longest Common Substring
求两个字符串最长公共字串长度。把字符串s1建SAM，然后令s2在SAM上匹配。匹配过程有点儿像AC自动机，一个一个字符匹配，匹配成功就继续往下匹配，当匹配失败的时候就沿着fa往上跳然后继续匹配。
这里要注意一个小细节，匹配失败往上跳的时候如果跳到了root结点记得把匹配信息清理。
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=1e6+;
int n,m,tot=,las=;
char s1[N],s2[N];
struct NODE {
int ch[];
int len,fa;
NODE(){memset(ch,,sizeof(ch));len=fa=;}
}tree[N]; int cnt=,head[N],nxt[N],to[N];
void add_edge(int x,int y) {
nxt[++cnt]=head[x]; to[cnt]=y; head[x]=cnt;
} long long ep[N],ans; //ep是结点endpos大小
void insert(int c) { //字符插入到SAM中
int p=las,np=las=++tot;ep[tot]=;
tree[np].len=tree[p].len+;
for (;p&&!tree[p].ch[c];p=tree[p].fa) tree[p].ch[c]=np;
if (!p) tree[np].fa=;
else {
int q=tree[p].ch[c];
if(tree[q].len==tree[p].len+)tree[np].fa=q;
else {
int nq=++tot;
tree[nq]=tree[q];tree[nq].len=tree[p].len+;
tree[q].fa=tree[np].fa=nq;
for(;p&&tree[p].ch[c]==q;p=tree[p].fa) tree[p].ch[c]=nq;
}
}
} void dfs(int x) {
for(int i=head[x];i;i=nxt[i]) {
int y=to[i];
dfs(y);
ep[x]+=ep[y];
}
if(ep[x]!=)ans=max(ans,ep[x]*tree[x].len);
} int main()
{
scanf("%s%s",s1,s2);
n=strlen(s1); m=strlen(s2);
for(int i=;i<n;i++) insert(s1[i]-'a'); //把字符串s插入到 SAM 中 int ans=,nowlen=,now=;
for (int i=;i<m;i++,ans=max(ans,nowlen)) {
int p=s2[i]-'a';
if (tree[now].ch[p]) now=tree[now].ch[p],nowlen++;
else {
while(now&&!tree[now].ch[p]) now=tree[now].fa; //失配沿着fa继续匹配
if (now==) now=,nowlen=; //注意这里
else nowlen=tree[now].len+,now=tree[now].ch[p];
}
}
cout<<ans<<endl;
return ;
}
SPOJ7258 SUBLEX - Lexicographical Substring Search(后缀自动机)
给出一个串求它的所有字串中第k小的字串（本质相同的字串只算一个）。
根据上面提到的SAM的路径数等于字串个数，我们可以先求出以每个点为起点的路径数(即得到每个点为起点的字串数)。然后常规套路像在搜索树上一边剪枝修改k一边搜索最终得到答案。
这里要注意，因为本质相同算一个，所以每个点初始值就是1。
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=2e6+;
int n,tot=,las=;
char s[N];
struct NODE {
int ch[];
int len,fa;
NODE(){memset(ch,,sizeof(ch));len=fa=;}
}tree[N]; void insert(int c) { //字符插入到SAM中
int p=las,np=las=++tot;
tree[np].len=tree[p].len+;
for (;p&&!tree[p].ch[c];p=tree[p].fa) tree[p].ch[c]=np;
if (!p) tree[np].fa=;
else {
int q=tree[p].ch[c];
if(tree[q].len==tree[p].len+)tree[np].fa=q;
else {
int nq=++tot;
tree[nq]=tree[q];tree[nq].len=tree[p].len+;
tree[q].fa=tree[np].fa=nq;
for(;p&&tree[p].ch[c]==q;p=tree[p].fa) tree[p].ch[c]=nq;
}
}
} int sub[N];
void toposort() {
static int c[N],rk[N];
for (int i=;i<=tot;i++) c[tree[i].len]++;
for (int i=;i<=n;i++) c[i]+=c[i-];
for (int i=tot;i;i--) rk[c[tree[i].len]--]=i; //前3步桶排序
for (int i=;i<=tot;i++) sub[i]=; //本质相等只算一个，初始值为1
for (int i=tot;i;i--)
for (int j=;j<;j++)
sub[rk[i]]+=sub[tree[rk[i]].ch[j]]; //该点路径数等于它所有儿子路径数和
} void solve(int k) {
int now=;
while (k) {
if (now!=) k--;
if (k<=) break;
for (int i=;i<;i++)
if (sub[tree[now].ch[i]]<k) k-=sub[tree[now].ch[i]];
else { putchar(i+'a'); now=tree[now].ch[i]; break; }
}
} int main()
{
scanf("%s",s); n=strlen(s);
for(int i=;i<n;i++) insert(s[i]-'a'); //把字符串s插入到 SAM 中 toposort(); //求DAG某个点为起点的路径数
int T,q; cin>>T;
while (T--) {
scanf("%d",&q);
solve(q); puts("");
}
return ;
}
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=1e6+;
int n,tot=,las=;
char s[N];
struct NODE {
int ch[];
int len,fa;
NODE(){memset(ch,,sizeof(ch));len=fa=;}
}tree[N]; int ep[N],sub[N];
void insert(int c) { //字符插入到SAM中
int p=las,np=las=++tot; ep[tot]=;
tree[np].len=tree[p].len+;
for (;p&&!tree[p].ch[c];p=tree[p].fa) tree[p].ch[c]=np;
if (!p) tree[np].fa=;
else {
int q=tree[p].ch[c];
if(tree[q].len==tree[p].len+)tree[np].fa=q;
else {
int nq=++tot;
tree[nq]=tree[q];tree[nq].len=tree[p].len+;
tree[q].fa=tree[np].fa=nq;
for(;p&&tree[p].ch[c]==q;p=tree[p].fa) tree[p].ch[c]=nq;
}
}
} int c[N],rk[N];
void toposort(int opt) {
for (int i=;i<=tot;i++) c[tree[i].len]++;
for (int i=;i<=n;i++) c[i]+=c[i-];
for (int i=tot;i;i--) rk[c[tree[i].len]--]=i; //前3步桶排序 if (opt==)
for (int i=;i<=tot;i++) ep[i]=; //本质相等只算一个，初始值为1
if (opt==)
for (int i=tot;i>;i--) ep[tree[rk[i]].fa]+=ep[rk[i]]; //本质相等算多个，初始值为endpos大小
for (int i=;i<=tot;i++) sub[i]=ep[i];
for (int i=tot;i;i--)
for (int j=;j<;j++)
sub[rk[i]]+=sub[tree[rk[i]].ch[j]]; //该点路径数等于它所有儿子路径数和
} void solve(int k) {
int now=;
if (k>sub[]) { puts("-1"); return; }
while (k) {
if (now!=) k-=ep[now];
if (k<=) break;
for (int i=;i<;i++)
if (sub[tree[now].ch[i]]<k) k-=sub[tree[now].ch[i]];
else { putchar(i+'a'); now=tree[now].ch[i]; break; }
}
} int main()
{
scanf("%s",s); n=strlen(s);
for(int i=;i<n;i++) insert(s[i]-'a'); //把字符串s插入到 SAM 中 int opt,q; cin>>opt>>q;
toposort(opt); //求DAG某个点为起点的路径数
solve(q);
return ;
}
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=4e3+;
int n,tot=,las=,sum;
char s[N];
struct NODE {
int ch[];
int len,fa;
NODE(){memset(ch,,sizeof(ch));len=fa=;}
}tree[N]; int ep[N],ans[][];
void insert(int c) { //字符插入到SAM中
int p=las,np=las=++tot; ep[tot]=;
tree[np].len=tree[p].len+;
for (;p&&!tree[p].ch[c];p=tree[p].fa) tree[p].ch[c]=np;
if (!p) tree[np].fa=;
else {
int q=tree[p].ch[c];
if(tree[q].len==tree[p].len+)tree[np].fa=q;
else {
int nq=++tot;
tree[nq]=tree[q];tree[nq].len=tree[p].len+;
tree[q].fa=tree[np].fa=nq;
for(;p&&tree[p].ch[c]==q;p=tree[p].fa) tree[p].ch[c]=nq;
}
}
sum+=tree[np].len-tree[tree[np].fa].len;
} int main()
{
int T; cin>>T;
while (T--) {
scanf("%s",s+); n=strlen(s+);
for (int i=;i<=n;i++) {
sum=;
for (int j=i;j<=n;j++) {
insert(s[j]-'a');
ans[i][j]=sum;
}
for (int j=;j<=tot;j++) {
tree[j].fa=tree[j].len=;
memset(tree[j].ch,,sizeof(tree[j].ch));
}
tot=; las=;
}
int q; cin>>q;
while (q--) {
int l,r; scanf("%d%d",&l,&r);
printf("%d\n",ans[l][r]);
}
}
return ;
}
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