poj2778 DNA Sequence【AC自动机】【矩阵快速幂】
Time Limit: 1000MS | Memory Limit: 65536K | |
Total Submissions: 19991 | Accepted: 7603 |
Description
Suppose that DNA sequences of a species is a sequence that consist of A, C, T and G,and the length of sequences is a given integer n.
Input
Next m lines each line contain a DNA genetic disease segment, and length of these segments is not larger than 10.
Output
Sample Input
4 3
AT
AC
AG
AA
Sample Output
36
Source
题意:
给定m个致病基因序列。问长度为n的DNA序列中有多少个是没有这些序列的。
思路:
这道题用到AC自动机的状态转移的性质了。
当我建好了状态图之后,在某一个状态a时,我可以知道他可以到达的所有状态。Trie树上的一个节点就是一个状态。
初始矩阵mat[i][j]表示的是从状态i走一步到状态j有几种可能。使用矩阵快速幂,对这个矩阵做n次幂,就可以得到每个两个状态之间走n次总共有多少方案。
对于一个长为n的串,没有任何一个致病基因序列,那么所有致病基因转移过去的状态都不能算进去。
我们给每一个致病基因做一个危险标记,同时要注意所有fail可以到达的节点如果是danger的,他自己也要变成danger
因为这段致病基因作为后缀出现在这个串中了。
#include <iostream>
#include <set>
#include <cmath>
#include <stdio.h>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <queue>
#include <map>
//#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long LL;
#define inf 0x7f7f7f7f int m, n;
const int maxn = ;
const int maxlen = 2e6 + ; struct Matrix
{
unsigned long long mat[][];
int n;
Matrix(){}
Matrix(int _n)
{
n=_n;
for(int i=;i<n;i++)
for(int j=;j<n;j++)
mat[i][j] = ;
}
Matrix operator *(const Matrix &b)const
{
Matrix ret = Matrix(n);
for(int i=;i<n;i++)
for(int j=;j<n;j++)
for(int k=;k<n;k++)
ret.mat[i][j]+=mat[i][k]*b.mat[k][j] % ;
return ret;
}
void print()
{
for(int i = ; i < n; i++){
for(int j = ; j < n; j++){
printf("%d ", mat[i][j]);
}
printf("\n");
}
}
}; unsigned long long pow_m(unsigned long long a, int n)
{
unsigned long long ret = ;
unsigned long long tmp = a;
while(n){
if(n & )ret *= tmp;
tmp *= tmp;
n >>= ;
}
return ret;
} Matrix pow_M(Matrix a, int n)
{
Matrix ret = Matrix(a.n);
for(int i = ; i < a.n; i++){
ret.mat[i][i] = ;
}
Matrix tmp = a;
//cout<<a.n<<endl;
while(n){
if(n & )ret = ret * tmp;
tmp = tmp * tmp;
n >>= ;
//ret.print();
//cout<<endl;
}
return ret;
} struct tree{
int fail;
int son[];
bool danger;
}AC[maxlen];
int tot = , id[];
char s[]; void build(char s[])
{
int len = strlen(s);
int now = ;
for(int i = ; i < len; i++){
int x = id[s[i]];
if(AC[now].son[x] == ){
AC[now].son[x] = ++tot;
}
now = AC[now].son[x];
}
AC[now].danger = true;
} void get_fail()
{
queue<int>que;
for(int i = ; i < ; i++){
if(AC[].son[i] != ){
AC[AC[].son[i]].fail = ;
que.push(AC[].son[i]);
}
}
while(!que.empty()){
int u = que.front();
que.pop();
for(int i = ; i < ; i++){
if(AC[u].son[i] != ){
AC[AC[u].son[i]].fail = AC[AC[u].fail].son[i];
que.push(AC[u].son[i]);
}
else{
AC[u].son[i] = AC[AC[u].fail].son[i];
}
int x = AC[AC[u].son[i]].fail;
if(AC[x].danger){
AC[AC[u].son[i]].danger = true;
}
}
}
} /*int AC_query(char s[])
{
int len = strlen(s);
int now = 0, cnt = 0;
for(int i = 0; i < len; i++){
int x = id[s[i]];
now = AC[now].son[x];
for(int t = now; t; t = AC[t].fail){
if(!AC[t].vis && AC[t].ed != 0){
cnt++;
AC[t].vis = true;
}
}
}
return cnt;
}*/ Matrix getMatrix()
{
Matrix ret = Matrix(tot + );
//int now = 0;
for(int i = ; i < tot + ; i++){
if(AC[i].danger)continue;
for(int j = ; j < ; j++){
if(AC[AC[i].son[j]].danger == false){
ret.mat[i][AC[i].son[j]]++;
}
}
}
for(int i = ; i < tot + ; i++){
ret.mat[i][tot] = ;
}
return ret;
} int main()
{
id['A'] = ;id['T'] = ;id['C'] = ;id['G'] = ;
//cout<<1<<endl;
while(~scanf("%d%d", &m, &n)){
for(int i = ; i <= tot; i++){
AC[i].fail = ;
AC[i].danger = false;
for(int j = ; j < ; j++){
AC[i].son[j] = ;
}
}
tot = ;
for(int i = ; i <= m; i++){
scanf("%s", s);
build(s);
}
AC[].fail = ;
get_fail();
Matrix mmm = Matrix(tot + );
//int now = 0;
for(int i = ; i < tot + ; i++){
if(AC[i].danger)continue;
for(int j = ; j < ; j++){
if(AC[AC[i].son[j]].danger == false){
mmm.mat[i][AC[i].son[j]]++;
}
}
} mmm = pow_M(mmm, n);
unsigned long long res = ;
for(int i = ; i < mmm.n; i++){
res = (res + mmm.mat[][i]) % ;
} printf("%lld\n", res);
}
//getchar();
return ;
}
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