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B - Trie樹 (trie)(字典樹的拓展)



B - Trie樹 (trie)
Time Limit:10000MS     Memory Limit:262144KB     64bit IO Format:%lld & %llu
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小Hi和小Ho是一對好朋友,出生在資訊化社會的他們對程式設計產生了莫大的興趣,他們約定好互相幫助,在程式設計的學習道路上一同前進。

這一天,他們遇到了一本詞典,於是小Hi就向小Ho提出了那個經典的問題:“小Ho,你能不能對於每一個我給出的字串,都在這個詞典裡面找到以這個字串開頭的所有單詞呢?”

身經百戰的小Ho答道:“怎麼會不能呢!你每給我一個字串,我就依次遍歷詞典裡的所有單詞,檢查你給我的字串是不是這個單詞的字首不就是了?”

小Hi笑道:“你啊,還是太年輕了!~假設這本詞典裡有10萬個單詞,我詢問你一萬次,你得要算到哪年哪月去?”

小Ho低頭算了一算,看著那一堆堆的0,頓時感覺自己這輩子都要花在上面了...

小Hi看著小Ho的囧樣,也是繼續笑道:“讓我來提高一下你的知識水平吧~你知道樹這樣一種資料結構麼?”

小Ho想了想,說道:“知道~它是一種基礎的資料結構,就像這裡說的一樣!”

小Hi滿意的點了點頭,說道:“那你知道我怎麼樣用一棵樹來表示整個詞典麼?”

小Ho搖搖頭表示自己不清楚。

提示一:Trie樹的建立

“你看,我們現在得到了這樣一棵樹,那麼你看,如果我給你一個字串ap,你要怎麼找到所有以ap開頭的單詞呢?”小Hi又開始考校小Ho。

“唔...一個個遍歷所有的單詞?”小Ho還是不忘自己最開始提出來的演算法。

“笨!這棵樹難道就白構建了!”小Hi教訓完小Ho,繼續道:“看好了!”

提示二:如何使用Trie樹

提示三:在建立Trie樹時同時進行統計!

“那麼現在!趕緊去用程式碼實現吧!”小Hi如是說道

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提示一:Trie樹的建立

小Hi於是在紙上畫了一會,遞給小Ho,道:“你看這棵樹和這個詞典有什麼關係?”

hiho2_1.jpg
小Ho盯著手裡的紙想了一會道:“我知道了!對於從樹的根節點走到每一個黑色節點所經過的路徑,如果將路徑上的字母都連起來的話,就都對應著詞典中的一個單詞呢!”

小Hi說道:“那你知道如何根據一個詞典構建這樣一棵樹麼?”

“不造!”

“想你也不知道,我來告訴你吧~”小Hi擺出一副老師的樣子,說道:“你先這麼想,如果我已經有了這樣的一個詞典和對應的一棵樹,我要新增一個新的單詞apart,我應該怎麼做?”

“讓我想想……”小Ho又開始苦思冥想:“首先我要先看看已經能走到哪一步了對吧?比如我從1號節點走"a"這一條邊就可以走到2號節點,然後從2號節點走"p"這一條邊可以走到3號節點,然後……就沒路可走了!這時候我就需要新增一條從3號節點出發且標記為"p"的邊才可以接著往下走……最後就是這樣了!然後我把最後到達的這個結點標記為黑色就可以了。”

hiho2_2.jpg

小Hi說道:“真聰明~那你不妨再算算如果是一個有10W個單詞的詞典,每個單詞的長度不超過10的話,這棵樹會有多大?”

小Ho於是掏出筆來,一邊畫一遍唸叨:“假設我已經將前三個單詞構成了這樣一棵樹,那麼我要新增一個新的單詞的時候,最壞情況是這個單詞和之前的三個單詞都沒有公共字首,那麼這個新的單詞的長度如果是5的話,我就至少要新增5個結點到樹中才能夠繼續表示這個詞典!”

“而如果每次都是最壞情況的話,這棵樹最多也就100W個結點這麼大!更何況最壞情況是不可能次次都發生的!畢竟字母表也才26個字母呢!”小Ho繼續說道。

“嗯~這樣我們是不是就可以用(單詞個數*單詞長度)個結點來表示一個詞典了呢?小Hi問道。

“是的呢!”小Ho道:“但是這樣一棵樹又有什麼用呢?”

“可別小看了它,它就是傳說中的Trie樹哦~至於他有什麼用,一會你就知道了!”小Hi笑嘻嘻的回答道。

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提示二:如何使用Trie樹

小Hi在樹上用綠色標出了一個節點,遞給小Ho。

hiho2_3.jpg

“這個結點……是從根節點先走"a"然後走"p"到達的結點呢!哦~~我知道了,以這個結點為根的子樹裡所有標記結點都是以"ap"為字首的單詞呢!而且所有以"ap"為字首的單詞都在以這個節點為根的子樹裡~”小Ho驚喜道。

“是的呢~那你對怎麼解決我的問題有想法了麼?”小Hi追問道。

“唔...那就是每次拿到你的字串之後,我在樹上找到其對應的那個結點,然後統計這個節點中有多少個標記節點?”小Ho不是很確定的答道:“但是這樣...似乎在最壞情況,也就是你每次給個字串都很短的時候,我還是要掃描這棵樹的很大一部分呢?也就是說雖然平均時間複雜度降低了,但是最壞情況時間複雜度還是很高的樣子!”

小Hi笑嘻嘻道:”沒想到你自己看出來了呢~我還以為又要教訓你了!~那你有什麼好的解決方法麼?”

“沒呢!小Hi你就別賣關子了,趕緊告訴我吧!”被折磨的夠嗆的小Ho開始求饒。

“好吧!就幫你這一回~”

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提示三:在建立Trie樹時同時進行統計!

“小Ho你有沒有想過這樣一個問題?不妨稱以T為根的子樹中標記節點的個數為L[T],既然我要統計某個L[T1],,而這個結點是不確定的,我有沒有辦法一次性把所有結點的L[T]求出來呢?”小Hi整理了下思緒,問道。

“似乎是有的,老師以前說過,遞迴什麼的。。”小Ho答道。

“遞迴太複雜了!我們可以之後再說,你這麼想,在你構建Trie樹的時候,當你經過一個結點的時候,說明了什麼?”小Hi撇了撇頭,繼續問道。

“我想想,經過一個結點……標記結點……說明了以這個結點為根的子樹中將要多出來一個標記結點?”

“沒錯!那你有沒有什麼辦法來記錄這個改變呢?”

“我想想,我在最開始置所有L[T]=0,然後每次新增一個新的單詞的時候,都將它經過的所有結點的L[T]全部+1,這樣我構建完這棵Trie樹的時候,我也就能夠同時統計到所有L[T]了,對麼?”小Ho開心道。

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Input
輸入的第一行為一個正整數n,表示詞典的大小,其後n行,每一行一個單詞(不保證是英文單詞,也有可能是火星文單詞哦),單詞由不超過10個的小寫英文字母組成,可能存在相同的單詞,此時應將其視作不同的單詞。接下來的一行為一個正整數m,表示小Hi詢問的次數,其後m行,每一行一個字串,該字串由不超過10個的小寫英文字母組成,表示小Hi的一個詢問。

在20%的資料中n, m<=10,詞典的字母表大小<=2.

在60%的資料中n, m<=1000,詞典的字母表大小<=5.

在100%的資料中n, m<=100000,詞典的字母表大小<=26.

本題按通過的資料量排名哦~

Output
對於小Hi的每一個詢問,輸出一個整數Ans,表示詞典中以小Hi給出的字串為字首的單詞的個數。

Sample Input
5
babaab
babbbaaaa
abba
aaaaabaa
babaababb
5
babb
baabaaa
bab
bb
bbabbaab
Sample Output
1
0
3
0
0

#include<iostream>
#include<cstdio>

#include<cstring>
using namespace std;
struct Tri
{
    int v;
    Tri *child[26];
}root;

void InitTri()
{
    root.v=0;
    for(int i=0;i<26;i++)
        root.child[i]=NULL;
}
void CreatTri(char *str)
{
    Tri *q=&root;
    while(*str!='\0')
    {
        if(q->child[*str-'a']==NULL)
        {
            q->child[*str-'a']=(Tri *)new Tri;
             q->child[*str-'a']->v=1;
            for(int i=0;i<26;i++)
              q->child[*str-'a']->child[i]=NULL;
        }
        else
            q->child[*str-'a']->v++;
        q=q->child[*str-'a'];
        str++;
    }
}

int FindTri(char * str)
{
    Tri *q=&root;
    while(*str!='\0')
    {
        if(q->child[*str-'a']=='\0')
            return 0;

         q=q->child[*str-'a'];
        str++;
    }
    return q->v;
}
int main()
{
     InitTri();
     char a[100];
     int m,n,i=0;
     cin>>m;
     getchar();
     while(i<m)
    {
       gets(a) ;
       CreatTri(a);
       i++;
    }
    cin>>n;i=0;
    getchar();
    while(i<n)
    {
        gets(a);
        cout<<FindTri(a)<<endl;
        i++;
    }

    return 0;
}