AC自動機(jī)

AC自動機(jī)(Aho-Corasick automaton)是一種多模式匹配算法。
字典樹的典型應(yīng)用是給定n個單詞和一個包含m個單詞的文章,統(tǒng)計總共有多少單詞出現(xiàn)在文章中。
正常利用KMP算法,該問題的復(fù)雜度也達(dá)到了O(m^2),但AC自動機(jī)利用fail指針避免了多模式匹配下的回退問題,時間復(fù)雜度僅為O(n)。
AC自動機(jī)的構(gòu)建
1.構(gòu)建Trie(字典樹)
和正常的Trie結(jié)構(gòu)相比,AC自動機(jī)的字典樹結(jié)構(gòu)中多了一個fail指針。
C語言模板(僅包含26個小寫字母的字典樹);

struct Node{
    Node *son[26];
    Node *fail;
    int cnt;
    Node(){
        for(int i=0;i<26;i++){
            son[i]=NULL;
        }
        fail=NULL;
        cnt=0;
    }
    BuildTree(const char* str){
        Node *now=this;
        int len=strlen(str);
        for(int i=0;i<len;i++){
            int num=str[i]-'a';
            if(now->son[num]==NULL){
                now->son[num]=new Node();
            }
            now=now->son[num];
        }
        now->cnt=1;
    }
} *p[MAX_L];

2.fail數(shù)組的構(gòu)建

void BuildAC(){
    int head,tail;
    head=0;tail=0;
    Node *now;
    Node *f;
    p[head++]=root;
    while(head!=tail){
        now=p[tail++];
        if(now==root){
            for(int i=0;i<26;i++){
                if(now->son[i]!=NULL)
                {
                    now->son[i]->fail=root;
                    p[head++]=now->son[i];
                }
            }
        }else{
            for(int i=0;i<26;i++){
                f=now->fail;
                if(now->son[i]!=NULL){
                    while(f!=NULL && f->son[i]==NULL){
                        f=f->fail;
                    }
                    if(f==NULL)
                        now->son[i]->fail=root;
                    else
                    {
                        now->son[i]->fail=f->son[i];
                    }
                    p[head++]=now->son[i];
                }
            }
        }

    }

}

模板

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
const int MAX_L=500500;
const int MAX_N=10050;
const int MAX_M=1000050;
struct Node{
    Node *son[26];
    Node *fail;
    int cnt;
    Node(){
        for(int i=0;i<26;i++){
            son[i]=NULL;
        }
        fail=NULL;
        cnt=0;
    }
    BuildTree(const char* str){
        Node *now=this;
        int len=strlen(str);
        for(int i=0;i<len;i++){
            int num=str[i]-'a';
            if(now->son[num]==NULL){
                now->son[num]=new Node();
            }
            now=now->son[num];
        }
        now->cnt++;
    }
    Show(){
        for(int i=0;i<26;i++){
            if(this->son[i]!=NULL)
            {
                printf("%c",'a'+i);
                this->son[i]->Show();
            }
        }
    }
} *p[MAX_L];
char s[MAX_M];
char d[50];
Node * root;
void BuildAC(){
    int head,tail;
    head=0;tail=0;
    Node *now;
    Node *f;
    p[head++]=root;
    while(head!=tail){
        now=p[tail++];
        if(now==root){
            for(int i=0;i<26;i++){
                if(now->son[i]!=NULL)
                {
                    now->son[i]->fail=root;
                    p[head++]=now->son[i];
                }
            }
        }else{
            for(int i=0;i<26;i++){
                f=now->fail;
                if(now->son[i]!=NULL){
                    while(f!=NULL && f->son[i]==NULL){
                        f=f->fail;
                    }
                    if(f==NULL)
                        now->son[i]->fail=root;
                    else
                    {
                        now->son[i]->fail=f->son[i];
                    }
                    p[head++]=now->son[i];
                }
            }
        }

    }

}
int SearchS(const char* str){
    int ans=0;
    int len=strlen(str);
    Node *now=root;
    Node *tmp;
    for(int i=0;i<len;i++)
    {
        while(now!=NULL&&now->son[str[i]-'a']==NULL){
            now=now->fail;
        }
        if(now==NULL)
            now=root;
        if(now->son[str[i]-'a']!=NULL){
            now=now->son[str[i]-'a'];
            tmp=now;
            while(tmp!=root&&tmp->cnt!=-1){
                ans+=tmp->cnt;
                tmp->cnt=-1;
                tmp=tmp->fail;
            }
        }
    }
    return ans;
}
int main(){
    int m,n,ans;
    scanf("%d",&m);
    while(m--){
        root=new Node();
        scanf("%d",&n);
        while(n--){
            scanf("%s",d);
            root->BuildTree(d);
        }
         scanf("%s",s);
         BuildAC();
         ans=SearchS(s);
         printf("%d\n",ans);
    }

    return 0;
}

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