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(转)从给定的文本中,查找其中最长的重复子字符串的问题

2012-04-04 20:34 211 查看
算法编程题

1、给定一个字符串,求出其最长的重复子串。
思路:使用后缀数组,对一个字符串生成相应的后缀数组后,然后再排序,排完序依次检测相邻的两个字符串的开头公共部分。
这样的时间复杂度为:

生成后缀数组 O(N)
排序 O(NlogN*N) 最后面的 N 是因为字符串比较也是 O(N)
依次检测相邻的两个字符串 O(N * N)
总的时间复杂度是 O(N^2*logN),

解答:

对于类似从给定的文本中,查找其中最长的重复子字符串的问题,可以采用“后缀数组”来高效地完成此任务。后缀数组使用文本本身和n个附加指针(与文本数组相应的指针数组)来表示输入文本中的n个字符的每个子字符串。
首先,如果输入字符串存储在c[0..n-1]中,那么就可以使用类似于下面的代码比较每对子字符串:
maxlen = -1
for i = [0, n)
for j = (i, n)
if (thislen = comlen(&c[i], &c[j])) > maxlen
maxlen = thislen
maxi = i
maxj = j
当作为comlen函数参数的两个字符串长度相等时,该函数便返回这个长度值,从第一个字符开始:
int comlen(char *p, char* q)
i = 0
while *p && (*p++ = *q++)
i++
return i
由于该算法查看所有的字符串对,所以它的时间和n的平方成正比。下面便是使用“后缀数组”的解决办法。
如果程序至多可以处理MAXN个字符,这些字符被存储在数组c中:
#define MAXN 5000000
char c[MAXN], *a[MAXN];
在读取输入时,首先初始化a,这样,每个元素就都指向输入字符串中的相应字符:
while (ch = getchar()) != EOF
a
= &c
;
c[n++] = ch;
c
= 0 //将数组c中的最后一个元素设为空字符,以终止所有字符串。
这样,元素a[0]指向整个字符串,下一个元素指向以第二个字符开始的数组的后缀,等等。如若输入字符串为"banana",该数组将表示这些后缀:
a[0]:banana
a[1]:anana
a[2]:nana
a[3]:ana
a[4]:na
a[5]:a
由于数组a中的指针分别指向字符串中的每个后缀,所以将数组a命名为"后缀数组"
第二,对后缀数组进行快速排序,以将后缀相近的(变位词)子串集中在一起
qsort(a, n, sizeof(char*), pstrcmp)后
a[0]:a
a[1]:ana
a[2]:anana
a[3]:banana
a[4]:na
a[5]:nana
第三,使用以下comlen函数对数组进行扫描比较邻接元素,以找出最长重复的字符串:
for i = [0, n)
if comlen(a[i], a[i+1]) > maxlen
maxlen = comlen(a[i], a[i+1])
maxi = i
printf("%.*s/n", maxlen, a[maxi])
由于少了内层循环,只是多了一次排序,因此该算法的运行时间为O(n logn).

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define MAXCHAR 5000 //最长处理5000个字符

char c[MAXCHAR], *a[MAXCHAR];

int comlen( char *p, char *q ){
int i = 0;
while( *p && (*p++ == *q++) )
++i;
return i;
}

int pstrcmp( const void *p1, const void *p2 ){
return strcmp( *(char* const *)p1, *(char* const*)p2 );
}

int main(  ){
char ch;
int  n=0;
int  i, temp;
int  maxlen=0, maxi=0;
printf("Please input your string:\n");
while( (ch=getchar())!='\n' ){
a
=&c
;
c[n++]=ch;
}
c
='\0';
qsort( a, n, sizeof(char*), pstrcmp );
for(i=0; i<n-1; ++i ){
temp=comlen( a[i], a[i+1] );
if( temp>maxlen ){
maxlen=temp;
maxi=i;
}
}
printf("%.*s\n",maxlen, a[maxi]);
system("PAUSE");
return 0;
}
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