CodeChef TANDEM

题目大意

我们定义一个字符串$s$为$\texttt{tandem}$当且仅当这个字符串能被表示三个相同的字符串$A$首尾相连的结果

对于一个字符串$s$的所有子串$s_{l \cdots r}$,如果它是一个$\texttt{tandem}$,则它是一个有趣的$\texttt{tandem}$当且仅当$s_l \not= s_{r+1}$,否则这就是一个无聊的$\texttt{tandem}$

现在,你需要统计有趣的和无聊的$\texttt{tandem}$的数量

分析

$O(n^3)$方法

不说了,大家都会

$O(n^2)$方法

我们枚举$A$的长度$L \in [1, \frac{n}{3}]$, 并统计所有长度为$3L$的$\texttt{tandem}$

我们考虑所有下标能被$L$整除的位置,即$s_0, s_L, s_{2L}, \cdots$,不难发现对于每一个长度为$3L$的$\texttt{tandem}$都会恰好覆盖这些位置中的连续$3$个,我们设这连续三个位置为$(i, j, k)$

不难发现这些子串的起始位置$a \in [i - L + 1, i]$, 如果这个子串是一个$\texttt{tandem}$, 则有$s_{[a, a+L-1]}=s_{[a+L, a+2L-1]}=s_{[a+2L, a+3L-1]}$

由于$a \in [i - L + 1, i]$,所以我们有$a \leq i \leq a + L - 1$, $a + L \leq j \leq a + 2L - 1$, $a + 2L \leq k \leq a + 3L - 1$,所以我们可以把上述条件转化为如下条件:
$$
s_{[a,i]}=s_{[a+L,j]}=s_{[a+2L,k]} \
$$

$$
s_{[i,a+L-1]}=s_{[j,a+2L-1]}=s_{[k,a+2L-1]}
$$

上面两个条件可以表示为:子串$s[0,i],\;s[0,j],\;s[0,k]$有一个长度为$i-a+1$的相同后缀,子串$s[i,n-1],\;s[j,n-1],\;s[k,n-1]$有一个长度为$a+L-i$的相同前缀。

设$\texttt{LCP(i,j,k)}$表示$s[i,n-1],\;s[j,n-1],\;s[k,n-1]$的后缀长度,$\texttt{LCS(i,j,k)}$表示$s[0,i],\;s[0,j],\;s[0,k]$的后缀长度,则有$\max( i−LCS(i , j , k )+1, i − L +1)≤ a ≤ \min( LCP ( i , j , k )− L + i , i )$

合法的$a$共有$\min(0,\min(LCP(i,j,k)−L+i,i)−\max(i−LCS(i,j,k)+1,i−L+1)+1)$个

化简一下得到$\min(LCP(i,j,k),L)+\min(LCS(i,j,k),L)−1$,我们设这个值为$V$

可以发现:

  • 当$V < L$时不存在$\texttt{tandem}$

  • 当$V \ge L$时存在$V-L+1$个$\texttt{tandem}$,此时:

    • 如果$LCP \le L$,则存在$1$个有趣的$\texttt{tandem}$
    • 否则不存在有趣的$\texttt{tandem}$。

如果朴素的去求$\texttt{LCP,LCS}$的话,时间复杂度$\mathcal{O}(n^2)$

正解方法

可以使用字符串哈希,后缀数组$+$线段树,后缀数组$+$$\texttt{ST}$表的方法优化求$\texttt{LCP,LCS}$的过程。

总时间复杂度$\mathcal{O}(n \; \log^2 n)$或$\mathcal{O}(n \; \log n)$(取决于写法)

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