從Hash Killer I、II、III論字符串哈希


首先,Hash Killer I、II、III是BZOJ上面三道很經典的字符串哈希破解題。當時關於II,本人還琢磨了好久,但一直不明白為啥別人AC的代碼都才0.3kb左右,直到CYG神犇說可以直接隨機水過去,遂恍然大悟。。。

於是,本人今天也做了下實驗——假設現在有一個字符串題:輸入N,接下來N行輸入N個長度一樣的由大寫字母組成的字符串,求一共有多少種不同的字符串。此題有些類似於Hash Killer上面的原題。首先分析此題本身,兩種常規辦法:1.建立一棵字典樹,然后可以相當方便快捷的判重,對於字符串長度均為M的數據,復雜度O(NM)  2.字符串哈希,選取一對質數pa和pb,哈希值為Sigma((ord(s1[i])-64)*pa^i) mod pb,然后通過哈希值排個序完事

接下來開始——字典樹肯定能保證正確這個毫無疑問,但是更加毫無疑問的是哈希是相當容易被卡掉的(HansBug:尤其像Hash Killer II這樣素數的神選取我也是醉了),但更加更加毫無疑問的是雙取模哈希似乎還比較小強,於是我就此展開實驗

1.寫出一個數據生成器,負責隨機生成N個長度為M的大寫字母字符串,然后立刻用Trie樹求出答案作為標准輸出數據

 1 type
 2         point=^node;
 3         node=record
 4                 ex:longint;
 5                 next:array['A'..'Z'] of point;
 6         end;
 7 var
 8         i,j,k,l,m,n,ans:longint;
 9         head:point;
10         s1,s2:ansistring;
11 function getpoint:point;inline;
12         var p:point;c1:char;
13         begin
14                 new(p);p^.ex:=0;
15                 for c1:='A' to 'Z' do p^.next[c1]:=nil;
16                 exit(p);
17         end;
18 function check(s1:ansistring):longint;inline;
19         var i:longint;p:point;
20         begin
21                 p:=head;
22                 for i:=1 to length(s1) do
23                         begin
24                                 if p^.next[s1[i]]=nil then
25                                         p^.next[s1[i]]:=getpoint;
26                                 p:=p^.next[s1[i]];
27                         end;
28                 if p^.ex=0 then
29                         begin
30                                 inc(ans);
31                                 p^.ex:=ans;
32                         end;
33                 exit(p^.ex);
34         end;
35 begin
36         readln(n,m);
37         head:=getpoint;ans:=0;
38         RANDOMIZE;
39         assign(output,'hs.in');
40         rewrite(output);
41         writeln(n);
42         for i:=1 to n do
43                 begin
44                         s1:='';
45                         for j:=1 to m do s1:=s1+chr(random(26)+65);
46                         writeln(s1);
47                         check(s1);
48                 end;
49         close(output);
50         assign(output,'hss.out');
51         rewrite(output);
52         writeln(ans);
53         close(output);
54 end.

2.接下來,開始寫哈希,也不難,而且代碼貌似還略短(這里面兩個素數采用互換使用的模式,本程序是雙取模的哈希,如果需要改成單值哈希的話直接把第50行去掉即可)

 1 const pa=314159;pb=951413;
 2 var
 3    i,j,k,l,m,n:longint;
 4    ap,bp:array[0..100000] of int64;
 5    a:array[0..200000,1..2] of int64;
 6    a1,a2,a3,a4:int64;
 7    s1,s2:ansistring;
 8 function fc(a1,a2,a3,a4:int64):longint;inline;
 9          begin
10               if a1<>a3 then
11                  if a1>a3 then exit(1) else exit(-1)
12               else
13                   if a2<>a4 then
14                      if a2>a4 then exit(1) else exit(-1)
15                   else exit(0);
16          end;
17 procedure sort(l,r:longint);
18           var i,j:longint;x,y,z:int64;
19           begin
20                i:=l;j:=r;x:=a[(l+r) div 2,1];y:=a[(l+r) div 2,2];
21                repeat
22                      while fc(a[i,1],a[i,2],x,y)=-1 do inc(i);
23                      while fc(x,y,a[J,1],a[J,2])=-1 do dec(j);
24                      if i<=j then
25                         begin
26                              z:=a[i,1];a[i,1]:=a[j,1];a[j,1]:=z;
27                              z:=a[i,2];a[i,2]:=a[j,2];a[j,2]:=z;
28                              inc(i);dec(j);
29                         end;
30                until i>j;
31                if i<r then sort(i,r);
32                if l<j then sort(l,j);
33           end;
34 
35 begin
36      ap[0]:=1;bp[0]:=1;
37      for i:=1 to 100000 do
38          begin
39               ap[i]:=(ap[i-1]*pa) mod pb;
40               bp[i]:=(bp[i-1]*pb) mod pa;
41          end;
42      readln(n);
43      for i:=1 to n do
44          begin
45               readln(s1);
46               a[i,1]:=0;a[i,2]:=0;
47               for j:=1 to length(s1) do
48                   begin
49                        a[i,1]:=(a[i,1]+ap[j]*(ord(s1[j])-64)) mod pb;
50                        a[i,2]:=(a[i,2]+bp[j]*(ord(s1[j])-64)) mod pa;  //刪除此行即可改為單值哈希
51                   end;
52          end;
53      sort(1,n);m:=0;
54      a[0,1]:=-maxlongint;
55      for i:=1 to n do if fc(a[i-1,1],a[i-1,2],a[i,1],a[i,2])<>0 then inc(m);
56      writeln(m);
57      readln;
58 end.
59                       

於是開始愉快的用bat來對拍:

1.當N=100000 M=3時,很令人吃驚——單雙值的哈希都問題不大(隨機跑了403組數據均全部通過)

2.當N=100000 M=100是,果不其然——單值的哈希成功而華麗的實現了0%的命中率,而雙值的哈希依然100%(HansBug:實測6001組數據,跑了快兩小時有木有啊啊啊啊 wnjxyk:What Ghost? HansBug:我家電腦渣不解釋^_^)

(HansBug:呵呵噠BZOJ3098這題我居然上來就WA了,現在看來這究竟是什么樣的神人品啊)

結果已經了然,而且從bat上運行的時間來看,當N=100000 M=100時,哈希的速度比trie樹看樣子明顯快——估計是雖然trie樹可以達到O(NM),但是假如需要新建大量的點的話,那樣勢必相當費時,多半慢在這上面了,而哈希就是該怎么玩怎么玩——更重要的是——哈希,絕對不等同於非得開一個巨大的數組瞎搞,比如這個例子中直接排個序就完事啦。更重要的是雙值哈希的穩定性還是相當不錯滴!!!^_^


后記:以前我曾經一度認為hash算法一定就是必然伴隨着一個碩大的數組(HansBug:搞不好還MLE有木有TT  bx2k:那是必然),其實它的靈活性遠遠超出了我的預想,今天也算是大長了見識;還有祝願BZOJ3099(Hash Killer III)永遠不要有人AC!!!否則那就基本意味着哈希算法的終結了TT

 

附:對拍用的bat模板,純手寫的哦,如有雷同絕無可能么么噠

 1 @echo off
 2 set /a s=0
 3 :1
 4 set /a s=s+1
 5 echo Test %s%
 6 rem 此處兩個數分別代表N和M,手動修改下即可
 7 echo 10000 100|hs.exe
 8 copy hs.in hash\hs%s%.in >nul
 9 copy hsS.out hash\hs%s%.out >nul
10 echo.|time
11 type hash\hs%s%.in|hash.exe >hash\hs%s%.ou
12 echo.|time
13 fc hash\hs%s%.ou hash\hs%s%.out >hash\res%s%.txt
14 fc hash\hs%s%.ou hash\hs%s%.out
15 goto 1

 


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