Rolling-Hash (string/rolling_hash.cpp)

• View this file on GitHub
• View document part on GitHub
• Last update: 2023-10-08 12:41:05+09:00

なにこれ

文字列 $S$ の部分文字列に文字列 $T$ が存在するかを高速に判定する．

コンストラクタ

• RollingHash(s)：文字列 s のハッシュテーブルを構築する．

メンバ関数

• get(l, r)：$S$ の部分文字列 $S[l, r)$ のハッシュ値を返す．
• get(t)：文字列 $T$ のハッシュ値を返す．
• match(t)：文字列 $T$ と等しい，$S$ の部分文字列 $S[l, r)$ の $l$ を格納した配列を返す．

計算量

文字列 $S, T$ の長さをそれぞれ $n, m$ とする．

• コンストラクタ：$O(n)$
• get(l, r)：$O(1)$
• get(t)：$O(m)$
• match(t)：$O(n)$

参考

• 蟻本片手に学ぶアルゴリズム 〜ローリングハッシュ〜
• Rolling Hashを殺す話
• 安全で爆速なRollingHashの話

Verified with

• test/aoj_ALDS1_14_B_rollingHash.cpp
• test/yuki_0430.cpp

Code

#pragma once

#ifndef call_include
#define call_include
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#endif

struct RollingHash {
private:
	const int N;
	const long long MOD1 = 1000000007;
	const long long MOD2 = 1992732529;
	random_device rd;
	mt19937 mt = mt19937(rd());
	uniform_int_distribution<long long> dist1, dist2;
	const long long base1, base2;
	vector<long long> hash1, hash2, pw1, pw2;

public:
	RollingHash(string &s) :
		N(s.size()),
		dist1(257, MOD1 - 2),
		dist2(257, MOD2 - 2),
		base1(dist1(mt)),
		base2(dist2(mt)),
		hash1(N + 1, 0),
		hash2(N + 1, 0),
		pw1(N + 1, 1),
		pw2(N + 1, 1) {
		for(int i = 0; i < N; i++) {
			pw1[i + 1] = pw1[i] * base1 % MOD1;
			pw2[i + 1] = pw2[i] * base2 % MOD2;
			hash1[i + 1] = hash1[i] * base1 % MOD1 + int(s[i]);
			hash2[i + 1] = hash2[i] * base2 % MOD2 + int(s[i]);
			if(hash1[i + 1] >= MOD1) hash1[i + 1] -= MOD1;
			if(hash2[i + 1] >= MOD2) hash2[i + 1] -= MOD2;
		}
	}

	pair<long long, long long> get(int l, int r) {
		assert(l <= r);
		assert(0 <= l and r <= N);
		long long h1 = hash1[r] - hash1[l] * pw1[r - l] % MOD1;
		long long h2 = hash2[r] - hash2[l] * pw2[r - l] % MOD2;
		if(h1 < 0) h1 += MOD1;
		if(h2 < 0) h2 += MOD2;
		return pair(h1, h2);
	}

	pair<long long, long long> get(string &t) {
		const int M = t.size();
		long long h1_t = 0, h2_t = 0;
		for(int i = 0; i < M; i++) {
			h1_t = h1_t * base1 % MOD1 + int(t[i]);
			h2_t = h2_t * base2 % MOD2 + int(t[i]);
			if(h1_t >= MOD1) h1_t -= MOD1;
			if(h2_t >= MOD2) h2_t -= MOD2;
		}
		return pair(h1_t, h2_t);
	}

	vector<int> match(string &t) {
		const int M = t.size();
		if(N < M) return {};

		vector<int> ret;
		pair<long long, long long> pt = get(t);
		for(int i = 0; i + M <= N; i++) {
			pair<long long, long long> p = get(i, i + M);
			if(p.first == pt.first and p.second == pt.second) ret.emplace_back(i);
		}

		return ret;
	}
};

#line 2 "string/rolling_hash.cpp"

#ifndef call_include
#define call_include
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#endif

struct RollingHash {
private:
	const int N;
	const long long MOD1 = 1000000007;
	const long long MOD2 = 1992732529;
	random_device rd;
	mt19937 mt = mt19937(rd());
	uniform_int_distribution<long long> dist1, dist2;
	const long long base1, base2;
	vector<long long> hash1, hash2, pw1, pw2;

public:
	RollingHash(string &s) :
		N(s.size()),
		dist1(257, MOD1 - 2),
		dist2(257, MOD2 - 2),
		base1(dist1(mt)),
		base2(dist2(mt)),
		hash1(N + 1, 0),
		hash2(N + 1, 0),
		pw1(N + 1, 1),
		pw2(N + 1, 1) {
		for(int i = 0; i < N; i++) {
			pw1[i + 1] = pw1[i] * base1 % MOD1;
			pw2[i + 1] = pw2[i] * base2 % MOD2;
			hash1[i + 1] = hash1[i] * base1 % MOD1 + int(s[i]);
			hash2[i + 1] = hash2[i] * base2 % MOD2 + int(s[i]);
			if(hash1[i + 1] >= MOD1) hash1[i + 1] -= MOD1;
			if(hash2[i + 1] >= MOD2) hash2[i + 1] -= MOD2;
		}
	}

	pair<long long, long long> get(int l, int r) {
		assert(l <= r);
		assert(0 <= l and r <= N);
		long long h1 = hash1[r] - hash1[l] * pw1[r - l] % MOD1;
		long long h2 = hash2[r] - hash2[l] * pw2[r - l] % MOD2;
		if(h1 < 0) h1 += MOD1;
		if(h2 < 0) h2 += MOD2;
		return pair(h1, h2);
	}

	pair<long long, long long> get(string &t) {
		const int M = t.size();
		long long h1_t = 0, h2_t = 0;
		for(int i = 0; i < M; i++) {
			h1_t = h1_t * base1 % MOD1 + int(t[i]);
			h2_t = h2_t * base2 % MOD2 + int(t[i]);
			if(h1_t >= MOD1) h1_t -= MOD1;
			if(h2_t >= MOD2) h2_t -= MOD2;
		}
		return pair(h1_t, h2_t);
	}

	vector<int> match(string &t) {
		const int M = t.size();
		if(N < M) return {};

		vector<int> ret;
		pair<long long, long long> pt = get(t);
		for(int i = 0; i + M <= N; i++) {
			pair<long long, long long> p = get(i, i + M);
			if(p.first == pt.first and p.second == pt.second) ret.emplace_back(i);
		}

		return ret;
	}
};

Back to top page