
【計】 suffix tree
suffix
【計】 postfix; suffix
arbor; cultivate; establish; set up; tree
【計】 T; tree
【醫】 arbor; arbores; tree
後綴樹(Suffix Tree)是一種用于高效處理字符串的樹形數據結構,專門用于存儲一個字符串的所有後綴,以便支持快速的子串查詢等操作。以下是詳細解釋:
數據結構本質
後綴樹是一種壓縮的字典樹(Trie),它将一個字符串 ( S ) 的所有後綴存儲為從根節點到葉子節點的路徑。每個後綴對應唯一的葉子節點,路徑上的邊标記代表子串片段。其核心優勢在于:
漢英術語對照
節點與邊的關系
構建算法(以 Ukkonen 算法為例)
該算法通過增量方式線上性時間 ( O(n) ) 内構建後綴樹,核心步驟包括:
字符串匹配
在文本 ( T ) 中查找模式 ( P ) 是否出現,時間複雜度僅 ( O(m) )(預處理 ( T ) 的後綴樹後)。
參考來源:Stanford University《Algorithms on Strings》課程資料(鍊接)
生物信息學分析
用于 DNA 序列比對(如查找最長公共子串),例如在基因組組裝中定位重複片段。
參考來源:NCBI《Computational Molecular Biology》專題(鍊接)
數據壓縮與索引
作為 Burrows-Wheeler 變換(BWT)的基礎,支撐高效壓縮算法(如 bzip2)。
參考來源:Wikipedia "Suffix Tree" 詞條(鍊接)
數據結構 | 查詢時間 | 空間占用 | 典型用途 |
---|---|---|---|
後綴樹(Suffix Tree) | ( O(m) ) | ( O(n) ) | 子串匹配、LCS |
後綴數組(Suffix Array) | ( O(m + log n) ) | ( O(n) ) | 文本檢索、索引構建 |
哈希表(Hash Table) | ( O(m) ) | ( O(n) ) | 快速查找(可能哈希沖突) |
說明:後綴樹雖在理論上最優,但因實現複雜,實踐中常被後綴數組替代。
Esko Ukkonen 的論文《On-line Construction of Suffix Trees》(1995)提出線性時間構建算法。
來源:ACM Digital Library(鍊接)
《Algorithms, 4th Edition》(Sedgewick 著)提供 Java 實現代碼及可視化案例。
來源:書籍官網(鍊接)
後綴樹(Suffix Tree)是一種用于高效處理字符串操作的數據結構。它通過壓縮存儲一個字符串的所有後綴,支持快速查詢子串、最長重複子串、最長公共子串等操作。以下是核心解釋:
基本定義
後綴樹是一棵壓縮的字典樹(Trie),包含字符串所有可能的後綴。例如,字符串"abcabx"的後綴包括"abcabx"、"bcabx"、"cabx"等。每個邊标記為原字符串的一個子串,葉子節點對應後綴的起始位置。
核心特性
關鍵應用場景
與後綴數組的對比
後綴樹查詢更快但占用更多内存,後綴數組空間更優但需額外預處理。實際應用中常根據需求選擇,例如基因組分析傾向後綴樹,大規模文本處理可能選後綴數組。
構建示例
以字符串"banana"為例,其構建過程會逐步插入後綴"banana"→"anana"→…→"a",合并公共前綴(如"a"和"ana"共享前綴"a"),最終形成帶終止符的樹結構。
若需進一步了解Ukkonen算法細節或具體代碼實現,建議參考《算法導論》或字符串處理專著。
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