【滚动哈希 二分查找】1044. 最长重复子串

news2024/11/27 6:19:10

本文涉及知识点

滚动哈希
二分查找算法合集

LeetCode 1044. 最长重复子串

给你一个字符串 s ，考虑其所有 重复子串 ：即 s 的（连续）子串，在 s 中出现 2 次或更多次。这些出现之间可能存在重叠。
返回 任意一个 可能具有最长长度的重复子串。如果 s 不含重复子串，那么答案为 “” 。
示例 1：
输入：s = “banana”
输出：“ana”
示例 2：
输入：s = “abcd”
输出：“”
提示：
2 <= s.length <= 3 * 104
s 由小写英文字母组成

二分查找+滚动哈希

令 Check(len) 返回 是否存在长度为len的重复字符串
len1 < len2，如果Check(len2)为true，则Check(len1)一定为true
即 len ∈ \in ∈ [0,len3]为Check(len)为true，len ∈ \in ∈ [len3+1,n] Check(len)为false。
寻找最后一个true，故用左闭右开空间。

Check函数

len = 0 为0，返回true。
用滚动函数计算 s[i…i+len-1]的哈希值， i+ len <= s.length 并将哈希值记录到set中，如果存在重复值，返回true。

时间复杂度：O(nlogn)
二分查找：O(logn) Check函数O(n)

代码

核心代码

template<int MOD = 1000000007>
class C1097Int
{
public:
	C1097Int(long long llData = 0) :m_iData(llData% MOD)
	{

	}
	C1097Int  operator+(const C1097Int& o)const
	{
		return C1097Int(((long long)m_iData + o.m_iData) % MOD);
	}
	C1097Int& operator+=(const C1097Int& o)
	{
		m_iData = ((long long)m_iData + o.m_iData) % MOD;
		return *this;
	}
	C1097Int& operator-=(const C1097Int& o)
	{
		m_iData = (m_iData + MOD - o.m_iData) % MOD;
		return *this;
	}
	C1097Int  operator-(const C1097Int& o)
	{
		return C1097Int((m_iData + MOD - o.m_iData) % MOD);
	}
	C1097Int  operator*(const C1097Int& o)const
	{
		return((long long)m_iData * o.m_iData) % MOD;
	}
	C1097Int& operator*=(const C1097Int& o)
	{
		m_iData = ((long long)m_iData * o.m_iData) % MOD;
		return *this;
	}
	C1097Int  operator/(const C1097Int& o)const
	{
		return *this * o.PowNegative1();
	}
	C1097Int& operator/=(const C1097Int& o)
	{
		*this /= o.PowNegative1();
		return *this;
	}
	bool operator==(const C1097Int& o)const
	{
		return m_iData == o.m_iData;
	}
	bool operator<(const C1097Int& o)const
	{
		return m_iData < o.m_iData;
	}
	C1097Int pow(long long n)const
	{
		C1097Int iRet = 1, iCur = *this;
		while (n)
		{
			if (n & 1)
			{
				iRet *= iCur;
			}
			iCur *= iCur;
			n >>= 1;
		}
		return iRet;
	}
	C1097Int PowNegative1()const
	{
		return pow(MOD - 2);
	}
	int ToInt()const
	{
		return m_iData;
	}
private:
	int m_iData = 0;;
};


//iCodeNum 必须大于等于可能的字符数
template<int MOD = 1000000007>
class CHashStr {
public:
	CHashStr(string s, int iCodeNum, int iCodeBegin = 1, char chBegin = 'a') {
		m_c = s.length();
		m_vP.resize(m_c + 1);
		m_vP[0] = 1;
		m_vHash.resize(m_c + 1);
		for (int i = 0; i < m_c; i++)
		{
			const int P = iCodeBegin + iCodeNum;
			m_vHash[i + 1] = m_vHash[i] * P + s[i] - chBegin + iCodeBegin;
			m_vP[i + 1] = m_vP[i] * P;
		}
	}
	//iMinValue将被编码为0,iMaxValue被编码为iMaxValue-iMinValue。
	CHashStr(const int* data, int len, int iMinValue = 0, int iMaxValue = 9) {
		m_c = len;
		m_vP.resize(m_c + 1);
		m_vP[0] = 1;
		m_vHash.resize(m_c + 1);
		const int P = iMaxValue - iMinValue + 1;
		for (int i = 0; i < m_c; i++)
		{
			const int iCurCode = data[i] - iMinValue;
			assert((iCurCode >= 0) && (iCurCode < P));
			m_vHash[i + 1] = m_vHash[i] * P + iCurCode;
			m_vP[i + 1] = m_vP[i] * P;
		}
	}
	//包括left right
	int GetHash(int left, int right)
	{
		return (m_vHash[right + 1] - m_vHash[left] * m_vP[right - left + 1]).ToInt();
	}
	inline int GetHash(int right)
	{
		return m_vHash[right + 1].ToInt();
	}
	int GetHashExincludeRight(int left, int right)
	{
		return (m_vHash[right] - m_vHash[left] * m_vP[right - left]).ToInt();
	}
	inline int GetHashExincludeRight(int right)
	{
		return m_vHash[right].ToInt();
	}
	int m_c;
	vector<C1097Int<MOD>> m_vP;
	vector<C1097Int<MOD>> m_vHash;
};

template<int MOD2 = 1000000009>
class C2HashStr
{
public:
	C2HashStr(string s) {
		m_pHash1 = std::make_unique<CHashStr<>>(s, 26);
		m_pHash2 = std::make_unique < CHashStr<MOD2>>(s, 27, 0);
	}
	C2HashStr(const int* data, int len, int iMinValue = 0, int iMaxValue = 9)
	{
		m_pHash1 = std::make_unique<CHashStr<>>(data, len, iMinValue, iMaxValue);
		m_pHash2 = std::make_unique < CHashStr<MOD2>>(data, len, iMinValue, iMaxValue);
	}
	//包括left right
	long long GetHash(int left, int right)
	{
		return (long long)m_pHash1->GetHash(left, right) * (MOD2 + 1) + m_pHash2->GetHash(left, right);
	}
	long long GetHash(int right)
	{
		return (long long)m_pHash1->GetHash(right) * (MOD2 + 1) + m_pHash2->GetHash(right);
	}
	//包括Left，不包括Right
	long long GetHashExincludeRight(int left, int right)
	{
		return (long long)m_pHash1->GetHashExincludeRight(left, right) * (MOD2 + 1) + m_pHash2->GetHashExincludeRight(left, right);
	}
	long long GetHashExincludeRight(int right)
	{
		return (long long)m_pHash1->GetHashExincludeRight(right) * (MOD2 + 1) + m_pHash2->GetHashExincludeRight(right);
	}
private:
	std::unique_ptr<CHashStr<>> m_pHash1;
	std::unique_ptr<CHashStr<MOD2>> m_pHash2;
};

namespace NBinarySearch
{
	template<class INDEX_TYPE, class _Pr>
	INDEX_TYPE FindFrist(INDEX_TYPE left, INDEX_TYPE rightInclue, _Pr pr)
	{
		while (rightInclue - left > 1)
		{
			const auto mid = left + (rightInclue - left) / 2;
			if (pr(mid))
			{
				rightInclue = mid;
			}
			else
			{
				left = mid;
			}
		}
		return rightInclue;
	}

	template<class INDEX_TYPE, class _Pr>
	INDEX_TYPE FindEnd(INDEX_TYPE leftInclude, INDEX_TYPE right, _Pr pr)
	{
		while (right - leftInclude > 1)
		{
			const auto mid = leftInclude + (right - leftInclude) / 2;
			if (pr(mid))
			{
				leftInclude = mid;
			}
			else
			{
				right = mid;
			}
		}
		return leftInclude;
	}
}

class Solution {
public:
	string longestDupSubstring(string s) {
		string ret;
		C2HashStr<> dh(s);
		auto Check = [&](int len) {
			if (0 == len) { ret = ""; return true; }
			unordered_set<long long> setHas;
			for (int i = 0; i + len <= s.length(); i++) {
				auto cur = dh.GetHashExincludeRight(i, i + len);
				if (setHas.count(cur)) {
					ret = s.substr(i, len);
					return true;
				}
				setHas.emplace(cur);
			}
			return false;
		};
		NBinarySearch::FindEnd(0, (int)s.length() + 1, Check);
		return ret;
	}
};

单元测试

template<class T1,class T2>
void AssertEx(const T1& t1, const T2& t2)
{
	Assert::AreEqual(t1 , t2);
}

template<class T>
void AssertEx(const vector<T>& v1, const vector<T>& v2)
{
	Assert::AreEqual(v1.size(), v2.size());	
	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		Assert::AreEqual(v1[i], v2[i]);
	}
}

template<class T>
void AssertV2(vector<vector<T>> vv1, vector<vector<T>> vv2)
{
	sort(vv1.begin(), vv1.end());
	sort(vv2.begin(), vv2.end());
	Assert::AreEqual(vv1.size(), vv2.size());
	for (int i = 0; i < vv1.size(); i++)
	{
		AssertEx(vv1[i], vv2[i]);
	}
}

namespace UnitTest
{
	string s;

	TEST_CLASS(UnitTest)
	{
	public:
	
		TEST_METHOD(TestMethod1)
		{
			s = "banana";
			auto res = Solution().longestDupSubstring(s);
			AssertEx(string("ana"), res);
		}
		TEST_METHOD(TestMethod2)
		{
			s = "abcd";
			auto res = Solution().longestDupSubstring(s);
			AssertEx(string(""), res);
		}
		TEST_METHOD(TestMethod3)
		{
			s = "aa";
			auto res = Solution().longestDupSubstring(s);
			AssertEx(string("a"), res);
		}	
	};
}

扩展阅读

视频课程

先学简单的课程，请移步CSDN学院，听白银讲师（也就是鄙人）的讲解。
https://edu.csdn.net/course/detail/38771

如何你想快速形成战斗了，为老板分忧，请学习C#入职培训、C++入职培训等课程
https://edu.csdn.net/lecturer/6176

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测试环境

操作系统：win7 开发环境： VS2019 C++17
或者 操作系统：win10 开发环境： VS2022 C++17
如无特殊说明，本算法用**C++**实现。

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