考虑当前需要求出 p_i。我们可以记录一个 r,用来表示在所有 1 \le j < i 的 j 中,以 j 为中心点的回文串的右端点中,最右的那一个。记这个 r 为右端点的回文串的中心点为 j'。此时我们需要进行分类讨论:
r>i
此时我们可以得到下图:
这个图是什么意思?我们首先可以找到 i 以 j' 为对称中心的对称点 i'=j'\times2-i。然后,因为这一整个是一个回文串,所以对应地,i' 下面那一段(指那一段子串)和 i 下面那一段一定也相同。所以在这种情况下,p_i=p_{i'},可以直接得出!
但是!情况不一定总是这么好。在 r>i 的情况中,还有另外一种情况:
如图,当 p_{i'} 很大的时候,这一段可能超出了整个大回文串,当这个子串对称到以 i 为中心的这边时,右端点超过了 r,而超出的部分我们一无所知!在这种情况下,我们不能保证 i 的回文长度一定有这么长,只能保证从 i 到 r 这一段一定回文。所以,在这种情况下,我们可以令 p_i=r-i,然后暴力向外计算p_i 的最终值。稍后我们会说明这样是对的。
这样,r>i 的情况暂时被我们解决了。
在每次更新完 p_i 后,注意要实时更新 r 和 j',用来计算后面的答案。
r<i
此时的情况如图:
此时可以很清晰地看出,没有任何可以使用的信息,所以只能暴力计算 p_i 了。此时也需要更新 r。
遍历 1 \sim n 重复如上过程,即可得到所有 p_i。因为在计算之前在字符串中还插入了一些 #,所以最终答案其实就是 \max p_i-1。
\Large\textup{\bf{Part 3 : 正确性证明}}
首先正确性是显然的。
对于复杂度,我们可以感性理解一下:在上面的三种情况中,第一种是 O(1) 的;后两种都在不断地将 r 向后推,而一共只有 n 个位置;所以总的时间复杂度就是 O(n)。
\Large\textup{\bf{Part 4 : 例题讲解}}
P3805 【模板】manacher
给定一个串 s,求最长回文子串的长度。
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模板题,根据以上讲解实现。
```cpp
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int p[30000005], mx, id;
//注意:本题数据范围较大,要注意数组大小
//代码中 mx 即为讲解中的 r,id 为讲解中的 j'
int main() {
string s = "##";
char c; while(cin >> c) s += c, s += "#";
//插入 #;为防止越界,在最前面也插一个 #
int n = s.size(); s = ' ' + s;
for(int i = 1;i <= n;i++) {
p[i] = mx > i ? min(p[id*2-i], mx-i) : 1; //三目运算符,分别对应三种情况
while(s[i + p[i]] == s[i - p[i]]) p[i]++; //暴力计算 p[i]
if(i + p[i] > mx) mx = i + p[i], id = i; //更新右端点 r
} int ans = 0; for(int i = 1;i <= n;i++) ans = max(ans, p[i]-1);
cout << ans << endl;
return 0;
}
```
[P1659 [国家集训队] 拉拉队排练](/problem/P1659)
在 Manacher 过程中,记录 $cnt_i$ 表示**回文半径**为 $i$ 的回文串个数,然后根据题目要求乘法原理即可。
时间复杂度 $O(|s|+n\log K)$,可以通过。
```cpp
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
using ll = long long; const ll mod = 19930726;
int p[1000005]; ll cnt[1000005]; ll power(ll a, ll b) {
ll ans = 1; while(b) {
if(b & 1) ans = (ans * a) % mod; a = (a * a) % mod; b >>= 1;
} return ans;
} int main() {
int n; ll k; cin >> n >> k; int r = 0, mid = 0;
string s; cin >> s; s = ' ' + s; for(int i = 1;i <= n;i++) {
p[i] = (i > r ? 1 : min(p[mid*2-i], r-i+1));
while(s[i+p[i]] == s[i-p[i]]) p[i]++; cnt[p[i]]++;
if((i + p[i]) > r) { r = i + p[i] - 1; mid = i; }
} ll ans = 1; for(int i = n;i >= 1;i--) {
cnt[i] += cnt[i+1];
if(cnt[i] <= k) k -= cnt[i], ans = (ans * power(2 * i - 1, cnt[i])) % mod;
else { ans = (ans * power(2 * i - 1, k)) % mod; k = 0; break; }
} cout << (k == 0 ? ans : -1) << endl;
return 0;
}
```
$\Large\textup{\bf{Part 5 : 尾声}}
Manacher 虽然应用场景不多,但是其思维值得我们学习。这种“利用前面已知信息加速后面计算”的思想,在 KMP 和 AC 自动机等算法中均有应用。