poj 2778 AC自動機+矩陣快速冪

題目：DNA Sequence

這題做了一晚上，即使大體的思路明白了，但還是糾纏與各種細節的實現

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <queue>
#include <algorithm>
using namespace std;

#define mod 100000
#define pb push_back
struct node {
    int son[4],fail;
    bool flag;
    node(){memset(son,0,sizeof(son));}
    node(bool f):flag(f){memset(son,0,sizeof(son));}
};
vector<node> ac;
int hash[256];
struct matrix {
    long long a[101][101];
    matrix(){memset(a,0,sizeof(a));}
    matrix(long long p) {memset(a,0,sizeof(a));set(p);}
    void set(long long p) {
        for(int i=0;i<ac.size();++i)
                a[i][i]=p;
    }
    matrix operator*(const matrix &p) {
        matrix res;
        for(int i=0;i<ac.size();++i)
            for(int j=0;j<ac.size();++j) {
                for(int k=0;k<101;++k)
                    res.a[i][j]+=this->a[i][k]*p.a[k][j];
                res.a[i][j]%=mod;
            }
        return res;
    }
    long long sum() {
        long long res=0;
        for(int i=0;i<ac.size();++i)
                res+=this->a[0][i],res%=mod;
        return res;
    }
}ans;

void insert(char *str) {
    int p=0,i=0;
    while(str[p]) {
        if(ac[i].flag) break;//危險節點後不用再加兒子
        if(!ac[i].son[hash[str[p]]]) {
            ac[i].son[hash[str[p]]]=ac.size();
            ac.pb(node(false));
        }
        i=ac[i].son[hash[str[p]]];
        p++;
    }
    ac[i].flag=true;
}

void getFail() {
    ac[0].fail=-1;
    queue<int> qu;
    qu.push(0);
    while(!qu.empty()) {
        int cur=qu.front();qu.pop();
        if(ac[cur].flag) continue;//危險節點不需要拓展子節點，或計入答案
        for(int i=0;i<4;++i) {
            int nex=ac[cur].son[i];
            if(nex) {
                qu.push(nex);
                int p=ac[cur].fail;
                while(~p&&!ac[p].son[i]) p=ac[p].fail;
                if(~p) ac[nex].fail=ac[p].son[i],ac[nex].flag|=ac[ac[nex].fail].flag;//若fail指向的節點是危險節點,則nex包含危險節點,不用計入答案
                else ac[nex].fail=0;
            }
            if(nex&&!ac[nex].flag) ++ans.a[cur][nex];
            else if(!nex) {
                int p=ac[cur].fail;
                while(~p&&!ac[p].son[i]) p=ac[p].fail;//遇到第一個匹配點就應跳出,而不是碰到匹配的危險節點後繼續往上走,這相當於掩耳盜鈴
                if(~p&&!ac[ac[p].son[i]].flag) ++ans.a[cur][ac[p].son[i]];//如果fail指向的節點是危險節點,就不應計入答案
                else if(!~p) ++ans.a[cur][0];
            }
        }
    }
}

matrix qpow(int p) {
    matrix res(1);
    while(p) {
        if(p&1) res=res*ans;
        ans=ans*ans;
        p>>=1;
    }
    return res;
}

int main() {
    ios::sync_with_stdio(false);
    hash['A']=0;
    hash['T']=1;
    hash['C']=2;
    hash['G']=3;
    ac.pb(node(false));
    int m,n;
    scanf("%d%d",&m,&n);
    char str[20];
    while(m--) {
        scanf("%s",str);
        insert(str);
    }
    getFail();
    printf("%d\n",qpow(n).sum());
    return 0;
}