22.算法习题之AC自动机

解决在一个大字符串中，找到多个候选字符串的问题

AC自动机算法核心

1）把所有匹配串生成一棵前缀树
2）前缀树节点增加fail指针
3）fail指针的含义：如果必须以当前字符结尾，当前形成的路径是str，剩下哪一个字符串的前缀和str的后缀，拥有最大的匹配长度。fail指针就指向那个字符串的最后一个字符所对应的节点。

习题1 手写AC

// 前缀树的节点
	public static class Node {
		// 如果一个node，end为空，不是结尾
		// 如果end不为空，表示这个点是某个字符串的结尾，end的值就是这个字符串
		public String end;
		// 只有在上面的end变量不为空的时候，endUse才有意义
		// 表示，这个字符串之前有没有加入过答案
		public boolean endUse;
		public Node fail;
		public Node[] nexts;

		public Node() {
			endUse = false;
			end = null;
			fail = null;
			nexts = new Node[26];
		}
	}

	public static class ACAutomation {
		private Node root;

		public ACAutomation() {
			root = new Node();
		}

		public void insert(String s) {
			char[] str = s.toCharArray();
			Node cur = root;
			int index = 0;
			for (int i = 0; i < str.length; i++) {
				index = str[i] - 'a';
				if (cur.nexts[index] == null) {
					cur.nexts[index] = new Node();
				}
				cur = cur.nexts[index];
			}
			cur.end = s;
		}

		public void build() {
			Queue<Node> queue = new LinkedList<>();
			queue.add(root);
			Node cur = null;
			Node cfail = null;
			while (!queue.isEmpty()) {
				// 某个父亲，cur
				cur = queue.poll();
				for (int i = 0; i < 26; i++) { // 所有的路
					// cur -> 父亲  i号儿子，必须把i号儿子的fail指针设置好！
					if (cur.nexts[i] != null) { // 如果真的有i号儿子
						cur.nexts[i].fail = root;
						cfail = cur.fail;
						while (cfail != null) {
							if (cfail.nexts[i] != null) {
								cur.nexts[i].fail = cfail.nexts[i];
								break;
							}
							cfail = cfail.fail;
						}
						queue.add(cur.nexts[i]);
					}
				}
			}
		}

		// 大文章：content
		public List<String> containWords(String content) {
			char[] str = content.toCharArray();
			Node cur = root;
			Node follow = null;
			int index = 0;
			List<String> ans = new ArrayList<>();
			for (int i = 0; i < str.length; i++) {
				index = str[i] - 'a'; // 路
				// 如果当前字符在这条路上没配出来，就随着fail方向走向下条路径
				while (cur.nexts[index] == null && cur != root) {
					cur = cur.fail;
				}
				// 1) 现在来到的路径，是可以继续匹配的
				// 2) 现在来到的节点，就是前缀树的根节点
				cur = cur.nexts[index] != null ? cur.nexts[index] : root;
				follow = cur;
				while (follow != root) {
					if (follow.endUse) {
						break;
					}
					// 不同的需求，在这一段之间修改
					if (follow.end != null) {
						ans.add(follow.end);
						follow.endUse = true;
					}
					// 不同的需求，在这一段之间修改
					follow = follow.fail;
				}
			}
			return ans;
		}

	}

	public static void main(String[] args) {
		ACAutomation ac = new ACAutomation();
		ac.insert("dhe");
		ac.insert("he");
		ac.insert("abcdheks");
		// 设置fail指针
		ac.build();

		List<String> contains = ac.containWords("abcdhekskdjfafhasldkflskdjhwqaeruv");
		for (String word : contains) {
			System.out.println(word);
		}
	}