求一个字符串中出现次数最多的子串(并不是连续的)

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Author: Mcdragon
Date: 16-07-11 00:15
Description: 求一个字符串中出现次数最多的子串(并不是连续的).

问题描述：
求一个字符串中连续出现次数最多的子串，子串的长度可以是 1 。

分析问题：
简单的穷举效率太低，随着输入的文本增长，时间复杂度和空间复杂度就会火箭般窜升至无法接受的地步。

我们需要寻找规律。

假设存在一个长度为 N 的子串 S 出现的次数最多。那么它具有哪些特点呢？

S 的任一子串的出现次数不少于 S 的出现次数
S 中不会出现重复的子串字符
S 中不会出现重复的字符
组成 S 的每一个字符、每一个子串的出现次数都和 S 一样
“S 中不会出现重复的字符”，“组成 S 的每一个字符、每一个子串的出现次数都和 S 一样”！
有了这个结论，问题就简单了。
算法描述：
找到文本中的出现次数最高的单个字符组成的子串，放入一个队列中，
从队列的头部开始，对结果集中的每一个子串 S 进行处理
找到文本中该子串出现的任意一个位置 P，
判断文本中紧随 S 之后的字符 C 是否的出现次数是最多的，
如果 C 的出现次数不是最多的，结束。

如果 C 的出现次数是最多的，搜索文本中的每一个 S 并判断紧随其后的字符是否是 C，
如果文本中的每一个 S 之后都存在字符 C ，将 S + C 生成的子串放入结果集中，
如果文本中出现 S 之后的字符不是 C ，结束。
如此，直至到达队列尾。
*/

#include <iostream>
#include <string>
#include <deque>

#define BUFFSIZE 1024

using std::cout;
using std::endl;
using std::string;
using std::deque;

typedef deque<string> strlist;

//const string::size_type npos = -1;
const int npos = -1;
const string ignoreChars(" /t/n/r");

inline bool IgnoreChar(char c){
return (ignoreChars.find(c) != npos);
}

/*
* 统计字符出现次数
*/
unsigned CharSummary(const string& text, unsigned usecount[], int tbllen){
unsigned count, i;

memset(usecount, 0, tbllen * sizeof(unsigned));
for(i = 0;i < text.length();usecount[unsigned(text[i++])]++);

for(count = i = 0;i < 256;i++){
if(IgnoreChar(i))continue;
if(usecount[i] > count)count = usecount[i];
}

return count;
}

/*
* 试着增长字符串
*/
char TryGrowthString(const string& text, const string& str, int maxcount, unsigned* usecount){
int count;
string::size_type pos;
char c = 0;

pos = text.find(str);
if(pos == npos)
return 0;

/*  不是出现次数最多的字符 */
c = text[pos + str.length()];
if(usecount[unsigned(c)] < maxcount)
return 0;

/*  检查文本中的出现次数 */
for(count = 0; pos + str.length() + 1 < text.length();pos += str.length()){
pos = text.find(str, pos);
if(pos == npos) break;
if(c != text[pos + str.length()]) return 0;
}

return c;
}

void PrintResult(const strlist& result){
strlist::const_iterator citer;

cout<<endl<<"The result substrings :"<<endl;
cout<<"-------------------------------------"<<endl;
for(citer = result.begin(); citer != result.end(); citer++){
cout<<'"'<<*citer<<'"'<<endl;
}
cout<<"-------------------------------------"<<endl;
cout<<"Total : "<<result.size()<<endl;
}

int main( ){
unsigned usecount[256];
char buffer[BUFFSIZE], c;
unsigned count, i;
string text;
strlist result;

/*
* 从 stdin 读入文本
*/
while(!feof(stdin)){
if(fgets(buffer,sizeof(buffer),stdin))
text += buffer;
}

/*
* 统计字符出现次数
*/
count = CharSummary(text, usecount, sizeof(usecount) / sizeof(*usecount));
cout<<"Max count :"<<count<<endl;

if(0 == count){
cout<<"There is empty string!"<<endl
<<"Bye!"<<endl;
}

/*
* 将出现次数最多的字符作为子串放入结果中
*/
for(i = 0;i < sizeof(usecount) / sizeof(*usecount);i++){
if(usecount[i] == count)
result.push_back(string(1,char(i)));
}

/*
* 查找更多的子串
*/
for(strlist::iterator iter = result.begin();iter != result.end();iter++){
c = TryGrowthString(text, *iter, count, usecount);
if(c)
result.push_back(*iter + string(1, c));
}

PrintResult(result);
cout<<"Bye!"<<endl;
system("pause");
return 0;
}