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競技プログラミング用の C++ ライブラリ
test/unittest/rolling-hash.test.cpp
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- Last update: 2026-10-13 06:02:01+09:00
- Problem: https://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=ITP1_1_A
Depends on
Code
#define PROBLEM "https://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=ITP1_1_A"
// RHString を std::string で愚直に計算した結果とランダムに比較する
// 問題の入力は使わず、すべて一致したら Hello World を出力する
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <random>
#include <string>
#include <string_view>
#include <vector>
#include "../../src/string/rolling-hash.hpp"
int main() {
std::mt19937_64 rng(314);
RollingHash rh(1000003);
bool ok = true;
auto check = [&](bool cond, const char* what) {
if (!cond) {
if (ok) std::cerr << "failed: " << what << std::endl;
ok = false;
}
};
auto random_string = [&](int max_len) {
std::string s(rng() % (max_len + 1), 'a');
for (char& c : s) c = 'a' + rng() % 3; // 回文や一致が起きやすいよう文字を絞る
return s;
};
auto is_palindrome = [](const std::string& s) { return std::equal(s.begin(), s.end(), s.rbegin()); };
// RHString の中身が s と一致するか (長さ・正順のハッシュ・逆順のハッシュ)
auto same = [&](const RHString& t, const std::string& s) {
std::string r(s.rbegin(), s.rend());
return t.size() == s.size() && t.hash1 == rh.build(s).back() && t.hash2 == rh.build(r).back();
};
for (int rep = 0; rep < 3000 && ok; rep++) {
std::string s = random_string(8), t = random_string(8);
// コンストラクタ: 文字列 (std::string / const char* / string_view)・vector・1 文字・空・コピー・ハッシュ値から
RHString a(rh, s), b(rh, t);
check(same(a, s) && same(b, t), "string constructor");
check(same(RHString(rh, s.c_str()), s), "const char* constructor");
check(same(RHString(rh, std::string_view(s)), s), "string_view constructor");
std::vector<char> sv(s.begin(), s.end());
check(same(RHString(rh, sv), s), "vector constructor");
RHString empty(rh);
check(empty.empty() && empty.size() == 0 && same(empty, ""), "empty constructor");
if (!s.empty()) check(same(RHString(rh, s[0]), s.substr(0, 1)), "char constructor");
RHString copy(a);
check(copy == a && same(copy, s), "copy constructor");
RHString raw(rh, a.size(), a.hash1, a.hash2);
check(raw == a, "hash constructor");
// 連結: +, +=
check(same(a + b, s + t), "operator+");
RHString c = a;
c += b;
check(same(c, s + t), "operator+=");
RHString d(rh);
for (char ch : s) d += RHString(rh, ch);
check(same(d, s) && d == a, "operator+= char by char");
// 比較: 文字列が等しいときだけ等しい
check((a == b) == (s == t), "operator==");
check((a != b) == (s != t), "operator!=");
check(a + b == RHString(rh, s + t), "concat equals whole");
// 回文判定
check(a.is_palindrome() == is_palindrome(s), "is_palindrome");
check((a + b).is_palindrome() == is_palindrome(s + t), "is_palindrome concat");
// size, empty, clear
check(a.size() == s.size() && a.empty() == s.empty(), "size/empty");
RHString e = a;
e.clear();
check(e.empty() && e.size() == 0 && e == empty, "clear");
// assign と operator= の各版
RHString f(rh);
f.assign(a);
check(f == a, "assign(RHString)");
f.assign(t);
check(same(f, t), "assign(string)");
f.assign(std::string_view(s));
check(same(f, s), "assign(string_view)");
std::vector<char> tv(t.begin(), t.end());
f.assign(tv);
check(same(f, t), "assign(vector)");
f.assign('b');
check(same(f, "b"), "assign(char)");
f = b;
check(f == b, "operator=(RHString)");
f = s;
check(same(f, s), "operator=(string)");
f = std::string_view(t);
check(same(f, t), "operator=(string_view)");
f = sv;
check(same(f, s), "operator=(vector)");
f = 'c';
check(same(f, "c"), "operator=(char)");
}
// 整数の列 (負の値を含む) でも、連結と比較が列としての一致と対応する
for (int rep = 0; rep < 1000 && ok; rep++) {
std::vector<long long> x(rng() % 6), y(rng() % 6);
for (auto& v : x) v = (long long)(rng() % 5) - 2;
for (auto& v : y) v = (long long)(rng() % 5) - 2;
std::vector<long long> xy = x;
xy.insert(xy.end(), y.begin(), y.end());
RHString hx(rh, x), hy(rh, y), hxy(rh, xy);
check(hx + hy == hxy, "vector<long long> concat");
check((hx == hy) == (x == y), "vector<long long> equality");
check(hx.is_palindrome() == std::equal(x.begin(), x.end(), x.rbegin()), "vector<long long> palindrome");
}
if (ok) std::cout << "Hello World" << std::endl;
}#line 1 "test/unittest/rolling-hash.test.cpp"
#define PROBLEM "https://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=ITP1_1_A"
// RHString を std::string で愚直に計算した結果とランダムに比較する
// 問題の入力は使わず、すべて一致したら Hello World を出力する
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <random>
#include <string>
#include <string_view>
#include <vector>
#line 2 "src/string/rolling-hash.hpp"
/**
* @file rolling-hash.hpp
* @brief ローリングハッシュ
*/
#line 11 "src/string/rolling-hash.hpp"
#include <cassert>
#line 13 "src/string/rolling-hash.hpp"
#include <type_traits>
#line 2 "src/base/traits.hpp"
/**
* @file traits.hpp
* @brief 型特性
*/
#include <cstddef>
#include <iterator>
#include <set>
#line 12 "src/base/traits.hpp"
#include <utility>
namespace detail {
using std::begin, std::end;
template <class T, class = void>
struct is_range_impl : std::false_type {};
template <class T>
struct is_range_impl<T, std::void_t<decltype(begin(std::declval<T&>()), end(std::declval<T&>()))>> : std::true_type {};
} // namespace detail
template <class T>
struct is_range : detail::is_range_impl<T>::type {};
template <class T>
inline constexpr bool is_range_v = is_range<T>::value;
#define HAS_METHOD(func_name) \
namespace detail { \
template <class T, class = void> \
struct has_##func_name##_impl : std::false_type {}; \
template <class T> \
struct has_##func_name##_impl<T, std::void_t<decltype(std::declval<T>().func_name())>> \
: std::true_type {}; \
} \
template <class T> \
struct has_##func_name : detail::has_##func_name##_impl<T>::type {}; \
template <class T> \
inline constexpr bool has_##func_name##_v = has_##func_name<T>::value;
#define HAS_METHOD_ARG(func_name) \
namespace detail { \
template <class T, typename U, class = void> \
struct has_##func_name##_impl : std::false_type {}; \
template <class T, typename U> \
struct has_##func_name##_impl<T, U, std::void_t<decltype(std::declval<T>().func_name(std::declval<U>()))>> \
: std::true_type {}; \
} \
template <class T, typename U> \
struct has_##func_name : detail::has_##func_name##_impl<T, U>::type {}; \
template <class T, typename U> \
inline constexpr bool has_##func_name##_v = has_##func_name<T, U>::value;
HAS_METHOD(repr)
HAS_METHOD(type_str)
HAS_METHOD(initializer_str)
HAS_METHOD(max)
HAS_METHOD(min)
HAS_METHOD(reversed)
HAS_METHOD(sorted)
HAS_METHOD(sum)
HAS_METHOD(product)
HAS_METHOD(product_xor)
HAS_METHOD_ARG(count)
HAS_METHOD_ARG(find)
HAS_METHOD_ARG(lower_bound)
HAS_METHOD_ARG(upper_bound)
#define ENABLE_IF_T_IMPL(expr) std::enable_if_t<expr, std::nullptr_t> = nullptr
#define ENABLE_IF_T(...) ENABLE_IF_T_IMPL((__VA_ARGS__))
template <class C>
using mem_value_type = typename C::value_type;
template <class C>
using mem_difference_type = typename C::difference_type;
namespace detail {
template <class T, class = void>
struct is_sorted_container_impl : std::false_type {};
template <class T>
struct is_sorted_container_impl<std::set<T>> : std::true_type {};
template <class T>
struct is_sorted_container_impl<std::multiset<T>> : std::true_type {};
} // namespace detail
template <class T>
struct is_sorted_container : detail::is_sorted_container_impl<T>::type {};
template <class T>
inline constexpr bool is_sorted_container_v = is_sorted_container<T>::value;
#line 16 "src/string/rolling-hash.hpp"
struct RHString;
/**
* @brief ローリングハッシュ
*
* ビット演算による高速化のためハッシュはMOD = 2^61-1で計算される
*
* 10^8個くらいなら99%の確率で衝突する組が存在しない
*/
class RollingHash {
constexpr static unsigned long long MASK30 = (1ULL << 30) - 1;
constexpr static unsigned long long MASK31 = (1ULL << 31) - 1;
constexpr static unsigned long long MOD = (1ULL << 61) - 1;
// a < MOD, b < MOD必須
constexpr static unsigned long long add(unsigned long long a, unsigned long long b) {
if((a += b) >= MOD) a -= MOD;
return a;
}
// a < MOD, b < MOD必須
constexpr static unsigned long long mul(unsigned long long a, unsigned long long b) {
__uint128_t c = static_cast<__uint128_t>(a) * b;
return add(static_cast<unsigned long long>(c >> 61), static_cast<unsigned long long>(c & MOD));
}
void expand(int n) {
while(static_cast<int>(power.size()) <= n) power.push_back(mul(power.back(), base));
}
public:
/**
* @brief 要素を[0, MOD)の値に変換する
* @note charは符号に関わらず0~255として扱う 負の整数はMODで正規化する
*/
template <typename T>
constexpr static unsigned long long to_value(const T& x) {
using U = std::decay_t<T>;
if constexpr (std::is_same_v<U, char> || std::is_same_v<U, signed char>) {
return static_cast<unsigned char>(x);
} else if constexpr (std::is_integral_v<U> && std::is_signed_v<U>) {
long long v = static_cast<long long>(x) % static_cast<long long>(MOD);
return v < 0 ? v + MOD : v;
} else {
return static_cast<unsigned long long>(x) % MOD;
}
}
unsigned int base; //!< ハッシュの基数
std::vector<unsigned long long> power; //!< baseの累乗
/**
* @brief コンストラクタ
*
* @param base ハッシュの基数 省略するとランダム
*/
RollingHash(unsigned int base = 0) : base(base) {
if(base == 0) {
std::mt19937 mt(std::random_device{}());
this->base = std::uniform_int_distribution<unsigned int>(129, ~0U)(mt);
}
power = {1};
}
/**
* @brief 配列/文字列のイテレータ間のハッシュの計算(O(N))
*
* @tparam It イテレータ
* @param first 配列の開始イテレータ
* @param last 配列の終了イテレータ
* @return std::vector<unsigned long long> 先頭から各要素数分のハッシュ
*/
template <typename It>
std::vector<unsigned long long> build(It first, It last) {
std::vector<unsigned long long> res;
if constexpr (std::is_convertible_v<typename std::iterator_traits<It>::iterator_category, std::random_access_iterator_tag>) {
res.reserve(last - first + 1);
}
res.push_back(0);
for(; first != last; ++first) {
res.push_back(add(mul(res.back(), base), to_value(*first)));
}
return res;
}
/**
* @brief 配列/文字列全体のハッシュの計算(O(N))
*
* @param s 配列/文字列
* @return std::vector<unsigned long long> 先頭から各文字数分のハッシュ
*/
template <typename R>
std::vector<unsigned long long> build(R&& s) {
using std::begin, std::end;
return build(begin(s), end(s));
}
/**
* @brief [l,r)のハッシュの計算(O(1))
*
* @param hash 先頭からのハッシュ
* @param l 区間の左端
* @param r 区間の右端
* @return unsigned long long [l,r)のハッシュ
*/
unsigned long long query(const std::vector<unsigned long long>& hash, int l, int r) {
expand(r - l);
return add(hash[r], MOD - mul(hash[l], power[r-l]));
}
friend RHString;
};
/**
* @brief ローリングハッシュによって管理される文字列型
*/
struct RHString {
RollingHash& rh;
size_t sz;
unsigned long long hash1; //!< 正順
unsigned long long hash2; //!< 逆順
/**
* @brief コンストラクタ
* 予めRollingHashをインスタンス化しておく必要がある
*/
RHString(RollingHash& rh) : rh(rh), sz(0), hash1(0), hash2(0) {}
RHString(RollingHash& rh, size_t sz, unsigned long long hash1, unsigned long long hash2) : rh(rh), sz(sz), hash1(hash1), hash2(hash2) {}
RHString(const RHString& o) : rh(o.rh), sz(o.sz), hash1(o.hash1), hash2(o.hash2) {}
/**
* @brief vectorなどで初期化する
*/
template <class R, std::enable_if_t<is_range_v<R> && !std::is_convertible_v<R, std::string_view>, std::nullptr_t> = nullptr>
RHString(RollingHash& rh, R&& v) : rh(rh) {
using std::begin, std::end, std::rbegin, std::rend;
sz = std::distance(begin(v), end(v));
hash1 = rh.build(begin(v), end(v)).back();
hash2 = rh.build(rbegin(v), rend(v)).back();
}
/**
* @brief charやunsigned long longなどで初期化する
*/
template <class T, std::enable_if_t<std::is_convertible_v<T, unsigned long long> && !std::is_convertible_v<T, std::string_view>, std::nullptr_t> = nullptr>
RHString(RollingHash& rh, T&& x) : rh(rh) {
sz = 1;
hash1 = RollingHash::to_value(x);
hash2 = hash1;
}
/**
* @brief 文字列(string, const char*, string_view)で初期化する
*/
RHString(RollingHash& rh, std::string_view s) : rh(rh) {
sz = std::distance(s.begin(), s.end());
hash1 = rh.build(s.begin(), s.end()).back();
hash2 = rh.build(s.rbegin(), s.rend()).back();
}
/**
* @brief 回文か否か
*/
bool is_palindrome() const {
return hash1 == hash2;
}
size_t size() const {
return sz;
}
void clear() {
sz = 0;
hash1 = 0;
hash2 = 0;
}
bool empty() const {
return sz == 0;
}
RHString& operator+=(const RHString& o) {
assert(&rh == &o.rh);
rh.expand(sz);
rh.expand(o.sz);
hash1 = rh.add(rh.mul(hash1, rh.power[o.sz]), o.hash1);
hash2 = rh.add(hash2, rh.mul(o.hash2, rh.power[sz]));
sz += o.sz;
return *this;
}
/**
* @brief 再代入する
* RollingHashは同じものである必要がある
*/
void assign(const RHString& o) {
assert(&rh == &o.rh);
sz = o.sz;
hash1 = o.hash1;
hash2 = o.hash2;
}
/**
* @brief vectorなどを再代入する
*/
template <class R, std::enable_if_t<is_range_v<R> && !std::is_convertible_v<R, std::string_view>, std::nullptr_t> = nullptr>
void assign(R&& v) {
using std::begin, std::end, std::rbegin, std::rend;
sz = std::distance(begin(v), end(v));
hash1 = rh.build(begin(v), end(v)).back();
hash2 = rh.build(rbegin(v), rend(v)).back();
}
/**
* @brief charやunsigned long longなどを再代入する
*/
template <class T, std::enable_if_t<std::is_convertible_v<T, unsigned long long> && !std::is_convertible_v<T, std::string_view>, std::nullptr_t> = nullptr>
void assign(T&& x) {
sz = 1;
hash1 = RollingHash::to_value(x);
hash2 = hash1;
}
/**
* @brief 文字列(string, const char*, string_view)を再代入する
*/
void assign(std::string_view s) {
sz = std::distance(s.begin(), s.end());
hash1 = rh.build(s.begin(), s.end()).back();
hash2 = rh.build(s.rbegin(), s.rend()).back();
}
/**
* @brief 再代入する
* RollingHashは同じものである必要がある
*/
RHString& operator=(const RHString& o) {
assign(o);
return *this;
}
/**
* @brief vectorなどを再代入する
*/
template <class R, std::enable_if_t<is_range_v<R> && !std::is_convertible_v<R, std::string_view>, std::nullptr_t> = nullptr>
RHString& operator=(R&& v) {
assign(v);
return *this;
}
/**
* @brief charやunsigned long longなどを再代入する
*/
template <class T, std::enable_if_t<std::is_convertible_v<T, unsigned long long> && !std::is_convertible_v<T, std::string_view>, std::nullptr_t> = nullptr>
RHString& operator=(T&& x) {
assign(x);
return *this;
}
/**
* @brief 文字列(string, const char*, string_view)を再代入する
*/
RHString& operator=(std::string_view s) {
assign(s);
return *this;
}
friend RHString operator+(const RHString& t1, const RHString& t2) {
RHString ret = t1;
ret += t2;
return ret;
}
friend bool operator==(const RHString& t1, const RHString& t2) {
assert(&t1.rh == &t2.rh);
return t1.sz == t2.sz && t1.hash1 == t2.hash1 && t1.hash2 == t2.hash2;
}
friend bool operator!=(const RHString& t1, const RHString& t2) { return !(t1 == t2); }
};
#line 14 "test/unittest/rolling-hash.test.cpp"
int main() {
std::mt19937_64 rng(314);
RollingHash rh(1000003);
bool ok = true;
auto check = [&](bool cond, const char* what) {
if (!cond) {
if (ok) std::cerr << "failed: " << what << std::endl;
ok = false;
}
};
auto random_string = [&](int max_len) {
std::string s(rng() % (max_len + 1), 'a');
for (char& c : s) c = 'a' + rng() % 3; // 回文や一致が起きやすいよう文字を絞る
return s;
};
auto is_palindrome = [](const std::string& s) { return std::equal(s.begin(), s.end(), s.rbegin()); };
// RHString の中身が s と一致するか (長さ・正順のハッシュ・逆順のハッシュ)
auto same = [&](const RHString& t, const std::string& s) {
std::string r(s.rbegin(), s.rend());
return t.size() == s.size() && t.hash1 == rh.build(s).back() && t.hash2 == rh.build(r).back();
};
for (int rep = 0; rep < 3000 && ok; rep++) {
std::string s = random_string(8), t = random_string(8);
// コンストラクタ: 文字列 (std::string / const char* / string_view)・vector・1 文字・空・コピー・ハッシュ値から
RHString a(rh, s), b(rh, t);
check(same(a, s) && same(b, t), "string constructor");
check(same(RHString(rh, s.c_str()), s), "const char* constructor");
check(same(RHString(rh, std::string_view(s)), s), "string_view constructor");
std::vector<char> sv(s.begin(), s.end());
check(same(RHString(rh, sv), s), "vector constructor");
RHString empty(rh);
check(empty.empty() && empty.size() == 0 && same(empty, ""), "empty constructor");
if (!s.empty()) check(same(RHString(rh, s[0]), s.substr(0, 1)), "char constructor");
RHString copy(a);
check(copy == a && same(copy, s), "copy constructor");
RHString raw(rh, a.size(), a.hash1, a.hash2);
check(raw == a, "hash constructor");
// 連結: +, +=
check(same(a + b, s + t), "operator+");
RHString c = a;
c += b;
check(same(c, s + t), "operator+=");
RHString d(rh);
for (char ch : s) d += RHString(rh, ch);
check(same(d, s) && d == a, "operator+= char by char");
// 比較: 文字列が等しいときだけ等しい
check((a == b) == (s == t), "operator==");
check((a != b) == (s != t), "operator!=");
check(a + b == RHString(rh, s + t), "concat equals whole");
// 回文判定
check(a.is_palindrome() == is_palindrome(s), "is_palindrome");
check((a + b).is_palindrome() == is_palindrome(s + t), "is_palindrome concat");
// size, empty, clear
check(a.size() == s.size() && a.empty() == s.empty(), "size/empty");
RHString e = a;
e.clear();
check(e.empty() && e.size() == 0 && e == empty, "clear");
// assign と operator= の各版
RHString f(rh);
f.assign(a);
check(f == a, "assign(RHString)");
f.assign(t);
check(same(f, t), "assign(string)");
f.assign(std::string_view(s));
check(same(f, s), "assign(string_view)");
std::vector<char> tv(t.begin(), t.end());
f.assign(tv);
check(same(f, t), "assign(vector)");
f.assign('b');
check(same(f, "b"), "assign(char)");
f = b;
check(f == b, "operator=(RHString)");
f = s;
check(same(f, s), "operator=(string)");
f = std::string_view(t);
check(same(f, t), "operator=(string_view)");
f = sv;
check(same(f, s), "operator=(vector)");
f = 'c';
check(same(f, "c"), "operator=(char)");
}
// 整数の列 (負の値を含む) でも、連結と比較が列としての一致と対応する
for (int rep = 0; rep < 1000 && ok; rep++) {
std::vector<long long> x(rng() % 6), y(rng() % 6);
for (auto& v : x) v = (long long)(rng() % 5) - 2;
for (auto& v : y) v = (long long)(rng() % 5) - 2;
std::vector<long long> xy = x;
xy.insert(xy.end(), y.begin(), y.end());
RHString hx(rh, x), hy(rh, y), hxy(rh, xy);
check(hx + hy == hxy, "vector<long long> concat");
check((hx == hy) == (x == y), "vector<long long> equality");
check(hx.is_palindrome() == std::equal(x.begin(), x.end(), x.rbegin()), "vector<long long> palindrome");
}
if (ok) std::cout << "Hello World" << std::endl;
}