POJ3691 AC自动机 dp

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poj3691 AC自动机 dp 
lcy 2017-9-24
给出多个危险基因串，再给出一个基因串，求最少修改几次基因串使得其上不包含危险基因串。
dp部分已给出超详细注释
最重要的一点，AC自动机上的每个点都对应一个状态，状态之间通过字符转移。(个人粗浅理解)
*/
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <vector>
#include <queue>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <map>
#include <bitset>
using namespace std;
#define ll long long 
#define fr(i,a,b) for(int i=a;i<=b;i++)
#define frr(i,a,b) for(int i=a;i>=b;i--)
#define ms(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
#define scfd(a) scanf("%d",a)
#define scflf(a) scanf("%lf",a)
#define scfs(a) scanf("%s",a)
#define ptfd(a) printf("%d\n",a)
#define ptfs(a) printf("%s\n",a)
#define showd(a,b) printf(a"=%d\n",b)
#define showlf(a,b) printf(a"=%lf\n",b)
#define shows(a,b) printf(a"=%s\n",b)
#define mmcp(a,b) memcpy(a,b,sizeof(b))
const int MAXN=1005;
const ll INF=999999999ll;
ll dp[MAXN][MAXN];
int ch[MAXN][4],f[MAXN],nd[MAXN],sz;
bool end[MAXN],last[MAXN];
char s[MAXN];
int idx(char x){
    switch(x){
        case 'A':
            return 0;
        case 'C':
            return 1;
        case 'G':
            return 2;
        case 'T':
            return 3;
    }
}
void insert(char *s){
    int l=strlen(s),nnd=0;
    fr(i,0,l-1){
        int j=idx(s[i]);
        if(!ch[nnd][j]){
            ch[nnd][j]=sz;
            nd[sz++]=j;
        }
        nnd=ch[nnd][j];
    }
    last[nnd]=end[nnd]=true;
}
void build(){
    queue<int>q;
    fr(i,0,3)
        if(ch[0][i])
            q.push(ch[0][i]);
    while(!q.empty()){
        int nnd=q.front();q.pop();
        fr(i,0,3){
            int faf=f[nnd];
            while(faf&&!ch[faf][i]){faf=f[faf];}
            if(!ch[nnd][i]){
                ch[nnd][i]=ch[faf][i];
                continue;
            }
            f[ch[nnd][i]]=ch[faf][i];
            if(end[ch[nnd][i]]||last[f[ch[nnd][i]]])
                last[ch[nnd][i]]=true;
            q.push(ch[nnd][i]);
        }
    }
}
void init(){
    fr(i,0,MAXN-1)
        fr(j,0,MAXN-1)
            dp[i][j]=INF;
    ms(ch,0);
    ms(f,0);
    sz=1;
    ms(end,false);
    ms(last,false);
}
void solve(){
    //状态 dp[i][j] s[1...i]走到状态节点j时最少修改几次
    dp[0][ch[0][idx(s[0])]]=0;//不改变第1个字符
    //开始时如果第1个字符不变，那么dp[0][当前状态编号]值为0
    fr(i,0,3)//改变第1个字符
        dp[0][ch[0][i]]=min(dp[0][ch[0][i]],1ll);
    //如果变第1个字符为i，那么dp[0][当前状态编号]值为1，即改变了1位
    int l=strlen(s);
    fr(i,1,l-1)//当前字符的位置，注意每次是从i-1位置开始递推i
        fr(j,0,sz-1)//枚举状态编号，AC自动机上每个点都是一个状态。根节点意味着当前没有一个字符匹配成功，而其他节点意味着
                    //已经有部分字符得到匹配。走到一个节点，意味着当前字符串到达了一个新状态。状态之间的转移是靠添加字符完成的。
        if(!last[j]){
            ll p=dp[i-1][j];
            int k=idx(s[i]);
            if(!last[ch[j][k]])//如果这个节点是危险节点(是单词的结尾或通过fail指针间接与某个单词结尾相连),那么不用处理
                dp[i][ch[j][k]]=min(dp[i][ch[j][k]],p);//在第i个字符处走到下一个位置，且改变的总次数不变，为p                    
            fr(kk,0,3)//改变第i个字符为kk
                if(!last[ch[j][kk]])//同样不考虑危险节点
                    dp[i][ch[j][kk]]=min(dp[i][ch[j][kk]],p+1);
    }
}   
int n,cases;
int main(){
    while(~scfd(&n)&&n){
        init();
        fr(i,0,n-1){
            scfs(s);
            insert(s);
        }
        scfs(s);
        build();
        solve();
        ll ans=INF;
        fr(i,0,sz-1)
            ans=min(ans,dp[strlen(s)-1][i]);//最终答案是最后一个字符处在所有状态的改变量中最小的那一个
        if(ans==INF)
            printf("Case %d: -1\n",++cases);       
        else
            printf("Case %d: %lld\n",++cases,ans);
    }

}