哈希表最大的作用是快速查找,在上一篇文章中(【数据结构】【哈希】哈希表的概念和算法实现)也给出了哈希表插入和查找一个字符的实现方法。 那么如果是多个字符(即字符串),我们该如何处理?比如让你判断两个文件内容是否相同?如果共有10000个字符,一个一个去比较的话,若前9999个都一样,最后一个不一样,那么这种比较方法是相当低效的。 按照之前哈希的思路,我们只需要将这个字符串通过哈希函数find(x) 得到其哈希值,与用同样的方法得到的另一个字符串的哈希值相比较,如果相等就说明两个字符串相同,如果不相等就说明两个字符串不相同。这样的方法效率会大大提升,因为只需计算一次,所以将时间复杂度由O(n) 降到O(1) 。 因此我们引入字符串前缀哈希法,这个方法常常用于字符串的快速匹配(即判断两个字符串是否相等)。有很多字符串的问题不仅可以用之前提到的kmp算法(【数据结构】KMP算法详解),也可以用哈希处理。
1 哈希函数的设计
对形如x1x2x3…xn-1xn的字符串,其哈希值 = 字符串的ascii码 × p的次方 ,即:
比如字符串"ABCD",假设 1 - 4 分别对应 A - D的ascii码,则其哈希值 = 1 * P3 + 2 * P2 + 3 * P1 + 4,为了避免该哈希值过大,我们往往对其取模即:哈希值 mod Q。 其实字符串哈希最核心的一点就是,将字符串看成一个P进制的数,哈希的过程就是将P进制的数转换成十进制的数。
2 处理冲突的方式
为了避免冲突,我们有如下经验之谈:
- 字符的映射值不能为0,多少都无所谓,这里选择ascii码
- P = 131 或 13331
- Q = 264
怎么样是不是很玄学
3 子串的匹配
对两个完整字符串的匹配我们可以采用以上方法,但是如果实现取字符串的两个子串匹配,每取一次就计算一次哈希值的时间复杂度也会到O(n) 。最好的方法就是预处理求前缀和,把时间复杂度降低为O(1) 。 当得到前缀和数组后,每次对[l, r]区间字符串的访问就可以直接得到其哈希值了。 对应的两个公式分别是:
- 预处理:h[i] = h[i - 1] * P + str[i]
- 每次查询[l, r]:h[r] - h[l - 1] * Pr-l+1
注:为什么不是 h[r] - h[l-1] 而是 h[r] - h[l - 1] * pr-l+1?理由如下: 给定字符串ABCDE ,想知道ABC 和DE ,那么看成P 进制的数之后,DE = ABCDE - ABC00 (其中:ABC00 = ABC * p2),而不是ABCDE - ABC。
4 总代码
我们只需要掌握3 中的两个公式,就可以写出代码了。 注意两点:
- P = 131 或 13331,为了便于计算Pr-l+1,我们可以在设置p[N]数组存放P的次方值,在预处理h[N]的同时预处理p[N]。
- 这里用到了
unsigned long long ,没必要取模了,因为这个变量类型就是64位的,如果超过的话自带mod 264功能。
题目链接:841. 字符串哈希 题目代码:
#include<iostream>
using namespace std;
typedef unsigned long long ULL;
const int N = 100010, P = 131;
char str[N];
ULL h[N];
ULL p[N];
ULL get_hash(int l, int r){
return h[r] - h[l - 1] * p[r - l + 1];
}
int main(){
int n, m;
scanf("%d%d%s", &n, &m, str + 1);
p[0] = 1;
for(int i = 1; i <= n; i ++){
p[i] = p[i - 1] * P;
h[i] = h[i - 1] * P + str[i];
}
while(m --){
int l1, r1, l2, r2;
scanf("%d%d%d%d", &l1, &r1, &l2, &r2);
if(get_hash(l1, r1) == get_hash(l2, r2)) printf("Yes\n");
else printf("No\n");
}
return 0;
}
题外话: 注意一个写法,字符串的位置从1 开始编号,所以我们从h[1] 开始存储字符串,y总用到了一个非常优雅的方法来读取:
char str[N];
scanf("%s", str + 1);
y总对字符串的接收总能让我意外,还有之前为了避免读入空格和换行,比如"D 5"这种,y总的读取方法是:
char op[2];
int x;
scanf("%s%d", op, &x);
if(*op == 'D')
else
5 参考
[1] C语言数据类型占用字节大小
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