1632
правки
Изменения
м
rollbackEdits.php mass rollback
'''Дерево палиндромов''' (англ. ''palindromic tree'') {{---}} структура данных, позволяющая решить некоторые интересные задачи на палиндромы.
Эту структуру данных придумал Михаил Рубинчик<ref name="ref1">[http://codeforces.com/profile/MikhailRubinchik Codeforces {{---}} MikhailRubinchik]</ref> и рассказал ее её на летних сборах в Петрозаводске в 2014 году.Наиболее подробное о дереве палиндромов или овердреве (palindromic tree, eertree) можно прочитать в диссертации Михаил Рубинчика [http://www.pdmi.ras.ru/pdmi/dissertatiton/2016-05-25t000000-%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B8%D0%BD%D1%87%D0%B8%D0%BA-%D0%BC%D0%B8%D1%85%D0%B0%D0%B8%D0%BB-%D0%B2%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87]
== Описание структуры ==
[[Дерево,_эквивалентные_определения|Дерево]] палиндромов состоит из вершин, каждая из которых соответствует палиндрому. Все вершины соответствуют разным палиндромам. Через <tex>u'</tex> будем обозначать строку, которой соответствует вершина <tex>u</tex>.
[[Основные_определения_теории_графов#def_graph_edge_1|РебраРёбра]] дерева палиндромов ориентированные и помечены символами. Ребро с символом <tex>x</tex> ведет из вершины <tex>u</tex> в вершину <tex>v</tex> тогда и только тогда, когда <tex>v'=xu'x</tex>.
[[Файл:palindrome_tree_nodes.png|Пример четырех вершин дерева палиндромов|border]] [[Файл:palindrome_tree_edge.png|В данном примере мы получаем палиндром aba добавлением символа a к обоим сторонам палиндрома b|border]]
Стоит обратить внимание на то, что название структуры данных выбрано не совсем удачно. На самом деле структура представляет из себя два дерева {{---}} одно для палиндромов четной чётной длины, другое для палиндромов нечетной нечётной длины. Обозначим корни этих деревьев за <tex>root_{even}</tex> и <tex>root_{odd}</tex> соответственно.
Помимо вершин и ребер рёбер в дереве палиндромов также присутствуют ''суффиксные ссылки''. Для каждой вершины <tex>u</tex> ее её суффиксная ссылка ведет в такую вершину <tex>w</tex>, что <tex>w'</tex> является наибольшим суффиксом строки <tex>u'</tex> относительно других вершин. При этом важно понимать, что суффиксная ссылка из вершины одного дерева может вести как в то же, так и в другое дерево.
[[Файл:palindrome_tree_suffix_link.png|Мы добавили суффиксную ссылку (пунктирная линия) из aba к a потому, что a является наибольшим паллиндромом-суффиксом строки aba|border]]
Итак, структура будет состоять из двух деревьев и, соответственно, двух корней. Для удобства реализации каждый корень будет соответствовать фиктивной строке.
* <tex>root_{odd}</tex> будет соответствовать палиндрому длины <tex>-1</tex>. Это нужно для того, чтобы не обрабатывать отдельно случай добавления палиндрома длины <tex>1</tex>. Теперь каждый раз при добавлении ребра из вершины <tex>u</tex> к вершине <tex>v</tex>, мы будем просто считать что <tex>|v'|=|u'| + 2</tex>.* <tex>root_{even}</tex> будет соответствовать фиктивному палиндрому длины <tex>0</tex>.
Суффиксные ссылки обоих корней будут вести к вершине <tex>root_{odd}</tex>. Это соглашение нужно также для удобства реализации {{---}} теперь каждая вершина имеет суффиксную ссылку.
Таким образом, чтобы обработать очередной символ <tex>x</tex>, нужно просто спуститься по суффиксным ссылкам вершины <tex>t</tex> до тех пор, пока мы не найдем подходящую строку <tex>A</tex> (причем мы всегда можем найти такую строку, возможно длины <tex>-1</tex>, если очередная суффиксная ссылка будет вести в корень). Затем нужно проверить, есть ли уже ребро по символу <tex>x</tex> из вершины, соответствующей <tex>A</tex>, и если нет, добавить это ребро в новую вершину <tex>xAx</tex>.
Теперь нужно добавить суффиксную ссылку из вершины <tex>xAx</tex>. Если эта вершина уже существовала до добавления символа <tex>x</tex>, ничего делать не нужно {{---}} суффиксная ссылка итак и так указывает на правильную вершину. Иначе нужно найти наибольший палиндром-суффикс строки <tex>xAx</tex>, который будет иметь вид <tex>xBx</tex>, где <tex>B</tex> {{---}} это некоторая строка, возможно, пустая. Следуя той же логике, которую мы использовали раньше, <tex>B</tex> {{---}} это палиндром-суффикс строки <tex>p</tex> и может быть достигнут из <tex>t</tex> по суффиксным ссылкам.
{{Утверждение
|author=2
|statement=
Очередная добавленная вершина <tex>u</tex> не может быть максимальным палиндромом-суффиксом какой-либо ранее добавленной вершины <tex>v</tex>
Рассмотрим очередной шаг алгоритма после добавления символа <tex>x</tex>. Обозначим за <tex>t</tex> вершину, соответствующую максимальному палиндрому-суффиксу, содержащую этот последний символ.
Заметим, что новые палиндромы, которые добавляет <tex>x</tex> {{---}} это <tex>t'</tex>, а также все палиндромы, достижимые из <tex>t</tex> по суффиксным ссылкам(т.к. только они содержат новый символ <tex>x</tex>). Для того чтобы быстро найти их число, будем хранить в каждой вершине длину цепочки суффиксных ссылок до корня (включая саму вершину), а затем будем просто прибавлять к ответу это число для каждого очередного <tex>t</tex> по мере добавления новых символов.
{{Задача
|definition=
Необходимо найти число вхождений каждого подпалиндрома строки в нее неё саму.}}
Чтобы решить эту задачу деревом палиндромов, нужно обратить внимание на то, что при добавлении нового символа увеличивается количество вхождений наибольшего палиндрома-суффикса <tex>t</tex>, содержащего новый символ, и всех палиндромов, достижимых из <tex>t</tex> по суффиксным ссылкам.
