Construction of Fundamental Data Structures for Strings

1. Auflage 2020
ISBN: 978-3-030-55107-0
Verlag: Springer

Buch, Englisch, 104 Seiten, Format (B × H): 155 mm x 235 mm, Gewicht: 189 g

Reihe: SpringerBriefs in Computer Science

This books reviews recent theoretical and practical advances on suffix sorting and introduces algorithmic solutions to problems of wide interest for the construction of fundamental data structures that operate efficiently on strings namely, constructing the suffix array, the longest common prefix (LCP) array, the document array and the Lyndon array. 
These data structures are the cornerstone of many algorithmic solutions in Bioiformatics, Information Retrieval and Data Compression.  
This book introduces the relevant problem areas, their importance, the notation and related algorithms and then presents the algorithmic solutions for indexing data structure constructions.
This book is intended for graduate students, researchers and practitioners from Computer Science and Bioinformatics with a strong interest in algorithmic aspects.

Zielgruppe

Research

Autoren/Hrsg.

Louza, Felipe A.

Gog, Simon

Telles, Guilherme P.

Fachgebiete

• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Programmierung | Softwareentwicklung Algorithmen & Datenstrukturen
• Naturwissenschaften Biowissenschaften Angewandte Biologie Bioinformatik
• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Angewandte Informatik Bioinformatik
• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Daten / Datenbanken Information Retrieval
• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Daten / Datenbanken Datenkompression, Dokumentaustauschformate

Inhaltsverzeichnis

·       Part I Introduction and Preliminaries

              1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             1.2 Suffix sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

              1.3 Overview of the Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

              References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

              2 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             2.1 Definitions and Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             2.1.1 Alphabets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             2.1.2 Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             2.1.3 Model of Computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

              2.2 Data Structures for Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             2.2.1 Suffix Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             2.2.2 LCP Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             2.2.3 Lyndon Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             2.2.4 Document Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

              3 Induced Suffix Sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .             

                             3.2 A brief history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             3.3 Induced suffix sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                                           3.3.1 SA in linear time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                                           3.3.2 SA in optimal time/space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             3.4 Concluding remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                            References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

·       Part II Augmented Suffix Sorting

              4 Inducing the LCP Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             4.2 Inducing the LCP array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                                           4.2.1 LCP array in linear time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                                           4.2.2 LCP array in optimal time/space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             4.3 Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                            References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

              5 Inducing the Document Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             5.2 Suffix Sorting for String Collections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                                           5.2.1 Inducing SA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                                           5.2.2 Inducing SA and DA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             5.3 Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                                           5.3.1 Computing SA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                                           5.3.2 Computing SA and DA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                            References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

              6 Inducing the Lyndon Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             6.2 Inducing the Lyndon array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                                           6.2.1 LA in linear time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                                           6.2.2 LA in optimal time/space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             6.3 Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                            References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

·       Part III Conclusions

              7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                             7.1 Contributions and Future Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

                            References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Über Autor(innen)

Felipe Alves Louza, Dr., Prof., Faculdade de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia – MG, Brazil, 38400-902

Simon Gog, Dr., eBay Inc., San Jose – USA

Guilherme Pimentel Telles, Dr., Prof., Instituto de Computação, Universidade Estadual de Campinas, Campinas – SP, Brazil, 13083-852