Суффиксный бор — различия между версиями

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск
(Стилистические правки)
(Свойства: более удачный пример для O(n^2) вершин; элементы списка со строчной буквы)
Строка 7: Строка 7:
  
 
==Свойства==
 
==Свойства==
 +
[[Файл:aaabbb-suftrie.png|мини|500px|Суффиксный бор для строки «aaabbb»]]
 
Суффиксный бор для строки <tex>s</tex>:
 
Суффиксный бор для строки <tex>s</tex>:
* Можно использовать для поиска образца <tex>p</tex> в строке <tex>s</tex> за время <tex>O(|p|)</tex>.
+
* можно использовать для поиска образца <tex>p</tex> в строке <tex>s</tex> за время <tex>O(|p|)</tex>,
* Можно построить за время <tex>O(n^2)</tex>, последовательно добавив все суффиксы <tex>s</tex>.
+
* можно построить за время <tex>O(n^2)</tex>, последовательно добавив все суффиксы <tex>s</tex>,
* Имеет порядка <tex>n^2</tex> вершин в худшем случае. Например, для строки, каждый символ в которой уникален, суффиксный бор будет содержать <tex>1 + \sum\limits_{k=1}^n k = 1 + \frac{n \cdot (n+1)}{2}</tex> вершин.
+
* имеет порядка <tex>n^2</tex> вершин в худшем случае. Например, для строки <tex>a^n b^n</tex> суффиксный бор будет содержать:<!--
 +
--><ul><li>1 корневую вершину,<!--
 +
--><li> n вершин для суффикса <tex>b^n</tex>,<!--
 +
--><li> n вершин для подстроки <tex>a^n</tex>, у каждой по n вершин для соответствующего суффикса <tex>b^n</tex>.</ul><!-- Вики-разметка не может в продолжение элемента списка после вложенного списка — очень жаль.
 +
-->итого <tex>1 + 2n + n^2 = (n+1)^2 = O(n^2)</tex> вершин.
  
 
== Реализация ==
 
== Реализация ==

Версия 13:40, 9 июня 2015

Суффиксный бор (англ. suffix trie) — бор, содержащий все суффиксы данной строки.

По определению, в суффиксном боре для строки [math]s[/math] (где [math]|s| = n[/math]) содержатся все строки [math]s[1 \mathinner{\ldotp\ldotp} n], \dotsc, s[n \mathinner{\ldotp\ldotp} n][/math]. Заметим, что если в суффиксном боре находится строка [math]s[i \mathinner{\ldotp\ldotp} n][/math], то все её префиксы [math]s[i \mathinner{\ldotp\ldotp} j][/math] ([math]i \leqslant j \leqslant n[/math]) уже содержатся в боре.

Применение

Суффиксный бор для строки [math]abbc[/math]

Суффиксный бор можно использовать для поиска подстроки в строке [math]s[/math] тем же образом, что и для поиска строки в боре. Чтобы бор формально содержал все подстроки [math]s[/math], нужно пометить все его вершины терминальными, при этом корень будет соответствовать пустой строке [math]\varepsilon[/math].

Свойства

Суффиксный бор для строки «aaabbb»

Суффиксный бор для строки [math]s[/math]:

  • можно использовать для поиска образца [math]p[/math] в строке [math]s[/math] за время [math]O(|p|)[/math],
  • можно построить за время [math]O(n^2)[/math], последовательно добавив все суффиксы [math]s[/math],
  • имеет порядка [math]n^2[/math] вершин в худшем случае. Например, для строки [math]a^n b^n[/math] суффиксный бор будет содержать:
    • 1 корневую вершину,
    • n вершин для суффикса [math]b^n[/math],
    • n вершин для подстроки [math]a^n[/math], у каждой по n вершин для соответствующего суффикса [math]b^n[/math].
    итого [math]1 + 2n + n^2 = (n+1)^2 = O(n^2)[/math] вершин.

Реализация

struct Trie
  Node root
struct Node
  map<char, Node> children
function add(s : string)
  Node current = root
  for c in s
    if current.children[c] == [math]\varnothing[/math]
      current.children[c] = Node()
    current = current.children[c]
function build(s : string)
  root = Node()
  int n = s.size
  for i = 1 to n
    add(s[i..n])

Оценки использования памяти

Пусть мы построили суффиксный бор для строки [math]s \in \Sigma^*[/math] ([math]|s| = n[/math]). Из третьего свойства следует, что если хранить переходы суффиксного бора из каждой вершины как массив размера [math]|\Sigma|[/math] (по каждому символу — переход), то потребуется [math]O(n^2 |\Sigma|)[/math] памяти. Однако, заметим, что число ветвлений в не превышает числа листьев, что, в свою очередь, не превышает количества суффиксов. Количество суффиксов — [math]n[/math], а значит число вершин, из которых ведет больше одного перехода, [math]O(n)[/math]. Поэтому, если в неветвящихся вершинах хранить только символ перехода и ребенка, то можно получить оценку [math]O(n^2 + n|\Sigma|)[/math]. Улучшением суффиксного бора, расходующим всего [math]O( n|\Sigma|)[/math] памяти, является сжатое суффиксное дерево.

См. также

Источники информации

  • Дэн ГасфилдСтроки, деревья и последовательности в алгоритмах: Информатика и вычислительная биология — СПб.: Невский Диалект; БХВ-Петербург, 2003. — 654 с: ил.