- •Граф. Ориентированный граф. Представления графа. Обход графа в глубину и в ширину.
- •Топологическая сортировка. Подсчет числа путей в орграфе.
- •Сильно связные компоненты.
- •Поиск кратчайших путей в графе. Алгоритм Флойда. Алгоритм Дейкстры. Алгоритм Форда-Беллмана.
- •Алгоритм a*. Эвристики.
- •Минимальное остовное дерево. Алгоритм Прима. Биномиальная куча.
- •Амортизационная стоимость. Фибоначчиева куча. Амортизационная стоимость (анализ)
- •Метод потенциалов
- •Структура
- •Фибоначчиева Куча
- •Время работы
- •Система непересекающихся множеств. Алгоритм Крускала.
- •Наивная реализация
- •Эвристика сжатия пути
- •Эвристика объединения по рангу
- •Потоки, Форда-Фалкерсона.
- •Декартово дерево
- •Дерево Фенвика. Дерево отрезков и динамическое программирование для rmq.
- •Сведение rmq к lca и наоборот.
- •Препроцессинг
- •Ответы на запросы
- •Алгоритм
- •Доказательство
- •Сложность
- •Алгоритм
- •Минимум внутри блока
- •Результат
- •Поиск нескольких минимумов на отрезке. Задача поиска подстрок. Алгоритм Рабина-Карпа. Конечный автомат. Алгоритм Бойера-Мура.
- •Метод хеширования
- •Алгоритм
- •Время работы
- •Алгоритм Бойера-Мура
- •Поиск со звездочками. Алгоритм Кнута-Морриса-Пратта.
- •Время работы
- •Алгоритм Ахо-Корасика.
- •Дерево ключевых слов (бор)
- •Пример дерева ключевых слов (бора)
- •Построение бора
- •Поиск строки в бору
- •Автомат Ахо-Корасик
- •Суффиксное дерево, Алгоритм Укконена.
- •2. Квадратичный алгоритм
- •3. Линейный алгоритм
- •Суффиксный массив.
- •Наивный алгоритм поиска
- •Алгоритм, использующий префиксы циклических сдвигов
- •Исключения
- •Шаблоны
- •Stl: итераторы
- •Сортировка и поиск в stl. Алгоритмы stl
- •Куча в stl. Алгоритмы stl.
- •Ассоциативный массив. Интерфейс, варианты реализации.
Время работы
Изначальный
подсчёт хешей выполняется за
.
В цикле всего
итераций,
каждая выполняется за
.
Итоговое время работы алгоритма
.
RabinKarp (s[1..n], p[1..m])
hp = hash(p[1..m])
h = hash(s[1..m])
for i = 1 to n - m + 1
if h == hp
answer.add(i)
h
= (p * h - p
* hash(s[i]) + hash(s[i + m])) mod r
if h < 0
h += r
if answer.size() == 0
return not found
else
return answer
Конечный автомат — абстрактный автомат без выходного потока, число возможных состояний которого конечно. Результат работы автомата определяется по его конечному состоянию.
Существуют
различные варианты задания конечного
автомата. Например, конечный автомат
может быть задан с помощью пяти
параметров:
,
где:
Q — множество состояний автомата;
q0 — начальное (стартовое) состояние автомата (
);F — множество заключительных (или допускающих) состояний, таких что
;Σ — допустимый входной алфавит (конечное множество допустимых входных символов), из которого формируются строки, считываемые автоматом;
δ — заданное отображение множества
во
множество
подмножеств
Q:
(иногда δ называют функцией переходов автомата).
Автомат начинает работу в состоянии q0, считывая по одному символу входной строки. Считанный символ переводит автомат в новое состояние из Q в соответствии с функцией переходов. Если по завершении считывания входного слова (цепочки символов) автомат оказывается в одном из допускающих состояний, то слово «принимается» автоматом. В этом случае говорят, что оно принадлежит языку данного автомата. В противном случае слово «отвергается».
Через конечный автомат работают Ахо-Корасик, Бойер-Мур и Укконенн
Алгоритм Бойера-Мура
1. Сканирование слева направо, сравнение справа налево. Совмещается начало текста (строки) и шаблона, проверка начинается с последнего символа шаблона. Если символы совпадают, производится сравнение предпоследнего символа шаблона и т. д. Если все символы шаблона совпали с наложенными символами строки, значит, подстрока найдена, и поиск окончен.
Если же какой-то символ шаблона не совпадает с соответствующим символом строки, шаблон сдвигается на несколько символов вправо, и проверка снова начинается с последнего символа.
Эти «несколько», упомянутые в предыдущем абзаце, вычисляются по двум эвристикам.
2. Эвристика стоп-символа. Предположим, что мы производим поиск слова «колокол». Первая же буква не совпала — «к» (назовём эту букву стоп-символом). Тогда можно сдвинуть шаблон вправо до последней буквы «к».
!
Строка: * * * * * * к * * * * * *
Шаблон: к о л о к о л
Следующий шаг: к о л о к о л
Если стоп-символа в шаблоне вообще нет, шаблон смещается за этот стоп-символ.
!
Строка: * * * * * а л * * * * * * * *
Шаблон: к о л о к о л
Следующий шаг: к о л о к о л
В данном случае стоп-символ — «а», и шаблон сдвигается так, чтобы он оказался прямо за этой буквой. В алгоритме Бойера-Мура эвристика стоп-символа вообще не смотрит на совпавший суффикс (см. ниже), так что первая буква шаблона («к») окажется под «л», и будет проведена одна заведомо холостая проверка.
Если стоп-символ «к» оказался за другой буквой «к», эвристика стоп-символа не работает.
!
Строка: * * * * к к о л * * * * *
Шаблон: к о л о к о л
Следующий шаг: к о л о к о л ?????
В таких ситуациях выручает третья идея АБМ — эвристика совпавшего суффикса.
3. Эвристика совпавшего суффикса. Если при сравнении строки и шаблона совпало один или больше символов, шаблон сдвигается в зависимости от того, какой суффикс совпал.
Строка: * * т о к о л * * * * *
Шаблон: к о л о к о л
Следующий шаг: к о л о к о л
В данном случае совпал суффикс «окол», и шаблон сдвигается вправо до ближайшего «окол». Если подстроки «окол» в шаблоне больше нет, но он начинается на «кол», сдвигается до «кол», и т. д.
Обе эвристики требуют предварительных вычислений — в зависимости от шаблона поиска заполняются две таблицы. Таблица стоп-символов по размеру соответствует алфавиту (например, если алфавит состоит из 256 символов, то её длина 256); таблица суффиксов — искомому шаблону. Именно из-за этого алгоритм Бойера-Мура не учитывает совпавший суффикс и несовпавший символ одновременно — это потребовало бы слишком много предварительных вычислений.
Опишем подробнее обе таблицы.
Таблица стоп-символов
В таблице стоп-символов указывается последняя позиция в needle (исключая последнюю букву) каждого из символов алфавита. Для всех символов, не вошедших в needle, пишем 0 (для нумерации с 0 — соответственно, −1). Например, если needle=«abcdadcd», таблица стоп-символов будет выглядеть так.
Символ a b c d [все остальные]
Последняя позиция 5 2 7 6 0
Обратите внимание, для стоп-символа «d» последняя позиция будет 6, а не 8 — последняя буква не учитывается. Это известная ошибка, приводящая к неоптимальности. Для АБМ она не фатальна («вытягивает» эвристика суффикса), но фатальна для упрощённой версии АБМ — алгоритма Хорспула.
Если несовпадение произошло на позиции i, а стоп-символ c, то сдвиг будет i-StopTable[c].
Таблица суффиксов
Для каждого возможного суффикса S шаблона needle указываем наименьшую величину, на которую нужно сдвинуть вправо шаблон, чтобы он снова совпал с S. Если такой сдвиг невозможен, ставится |needle| (в обеих системах нумерации). Например, для того же needle=«abcdadcd» будет:
Суффикс [пустой] d cd dcd ... abcdadcd
Сдвиг 1 2 4 8 ... 8
Иллюстрация
было ? ?d ?cd ?dcd ... abcdadcd
стало abcdadcd abcdadcd abcdadcd abcdadcd ... abcdadcd
Если шаблон начинается и заканчивается одной и той же комбинацией букв, |needle| вообще не появится в таблице. Например, для needle=«колокол» для всех суффиксов (кроме, естественно, пустого) сдвиг будет равен 4.
Суффикс [пустой] л ол ... олокол колокол
Сдвиг 1 4 4 ... 4 4
Иллюстрация
было ? ?л ?ол ... ?олокол колокол
стало колокол колокол колокол ... колокол колокол
Существует быстрый алгоритм вычисления таблицы суффиксов. Этот алгоритм использует префикс-функцию строки.
m = length(needle)
pi[] = префикс-функция(needle)
pi1[] = префикс-функция(обращение(needle))
for j=0..m
suffshift[j] = m - pi[m]
for i=1..m
j = m - pi1[i]
suffshift[j] = min(suffshift[j], i - pi1[i])
Здесь suffshift[0] соответствует всей совпавшей строке; suffshift[m] — пустому суффиксу. Поскольку префикс-функция вычисляется за O(|needle|) операций, вычислительная сложность этого шага также равняется O(|needle|).
