Total steps: 5 Step 1: 明确“串”“子串”“真子串”等基本概念和本题要求 Step 2: 分析串 S="software" 的长度,并抽象为长度为 n 的一般情况 Step 3: 推导长度为 n 的串的全部子串个数公式,并代入 n=8 计算 Step 4: 结合“真子串”排除不符合条件的子串,得到真子串个数 Step 5: 将结果与给定选项对比,锁定正确答案并简单解释错误选项原因

明确“串”“子串”“真子串”等基本概念和本题要求

我们先不用急着算“software”的子串数量,先想一个更简单的例子:如果有一个很短的串 S="ab",你能列举出 S 的所有“连续的片段”吗?比如从第一个字符开始、从第二个字符开始,各能得到哪些片段?试着把它们都写出来,然后我们再一起看看哪些可以叫做“子串”。

a,b

你刚才只写了“a, b”,其实在串 "ab" 中,还有一种“连续的片段”是从第一个字符开始,一直取到第二个字符的,这个片段你漏掉了吗?请你再想想:把 "ab" 从第1个字符开始、从第2个字符开始,所有可能得到的连续片段都列出来,看能写出哪些。

a,b,ab

现在我们已经用 "ab" 这个例子列出了它的所有“连续片段” a、b、ab。你觉得在这些片段里面,原串 "ab" 自己也可以算作它的“子串”吗?如果把“子串”理解成“在原串中连续出现的一段”,你觉得原串本身符不符合这个描述?为什么?

符合,是连续片段且是原串的一部分

你已经用 "ab" 的例子体会到“子串”可以包括原串本身,那我们再往前想一步:如果还是串 S="ab",在刚才这些子串里(a, b, ab),哪些你觉得是“真子串”,哪些不是?你可以先说说你直觉上认为“真子串”和“子串”相比,多了一个什么限制条件?

不太清楚

你刚才提到“不太清楚”真子串和子串的区别,我们换个小例子来感受一下:对于串 S="abc",我们把它的所有子串都列出来,会有 a、b、c、ab、bc、abc。现在请你想一想:如果有人说“真子串”是在这些子串里再加一个“不能等于原串 S”的限制,你觉得在 a、b、c、ab、bc、abc 这些里面,哪一些会因为这个限制被排除掉?这样想一想,再用你自己的话说说“真子串”相比“子串”多了什么要求?

除了abc都是吧,那真子串不能包括原串本身

你已经能区分“子串”和“真子串”了,我们再把视角拉回到这道题本身:题目给出的 S="software",这里的“串”在这道题里指的是什么对象?是某种数学上的集合,还是一串按先后顺序排成的字符序列?你可以先用自己的话描述一下,在这道题的语境下,“串 S=software”到底是在说一个什么样的东西。

按先后顺序排成的字符序列,比如soft

你已经知道:在这道题里,“串”就是按先后顺序排成的一串字符,比如 "soft"、"software"。那现在我们来对比一下“子串”和“子序列”:如果我从 "software" 中取出 "sft",这三个字符虽然按原来的先后顺序排列,但中间有字符被跳过了,你觉得 "sft" 能不能算是 "software" 的“子串”?为什么?请你对比一下 "sof" 和 "sft" 这两种情况来思考。

不能吧因为在原串中不连续

很好,你已经抓住了“串”“子串”“真子串”的核心直觉:串是有先后顺序的字符序列,子串必须是连续的一段,真子串就是子串里再排除掉“整个原串”这一种。现在把这些放回题目里想一想:在“若串 S=software,其真子串的个数是()”这句话中,题目到底在让你数哪一类东西?你需要先数出 S 的什么,再从中去掉哪一部分,才是在数“真子串的个数”?试着用一两句话把这个“先做什么,再做什么”的过程描述出来。

先输出子串再去掉原串

刚才你已经用自己的话说出:“先数出所有子串,再把原串本身那一个去掉,就是在数真子串”。现在我们停下来回想一下:在这个过程中,“串、子串、真子串”这三个对象之间,是一种什么包含关系?比如,你能不能用一种“层层筛选”的说法来描述:先有“串”,从中得到“子串”,再从“子串”中筛出“真子串”?试着用一两句话,把这三者之间的关系连成一个完整的、通顺的小描述。

串包含子串,子串包含真子串

你已经把“串、子串、真子串”和本题的要求都串联得很清楚了:知道串是有顺序的字符序列,子串是其中连续的一段,真子串是在所有子串里再排除掉原串本身这一种,而且题目就是“先数所有子串,再去掉原串”。这一点你已经掌握得很好,接下来我们就可以用这些理解正式去数一数 "software" 的真子串了。

好的,我理解了

分析串 S="software" 的长度,并抽象为长度为 n 的一般情况

串 S = "software" 是由一个个字符依次排成的序列,你能不重不漏地数一数,它一共有多少个字符吗?数完后,再想一想:如果把 "software" 看成“长度为 n 的串”,这里的 n 应该是多少?

8个,n=8

对的,"software" 一共有 8 个字符,我们可以把它抽象成“长度为 n 的串”,这里的 n=8,你已经很好地完成了这一步,为后面讨论一般长度为 n 的串的子串个数打下了基础,继续保持这种严谨数一数、再抽象的习惯,会很有帮助。

谢谢

推导长度为 n 的串的全部子串个数公式,并代入 n=8 计算

我们先不急着写公式,来数一数:如果有一个长度为 n 的串,从第 1 个字符开始,你能取出哪些不同长度的子串?从第 1 个字符开头,一共可以取出多少个子串?再想想:如果从第 2 个字符开头呢,会有多少个?你先用 n 来表示一下“从第 i 个字符开始能取出的子串个数”是什么样子的。

能举一个例子吗

好,我们就先用一个具体例子来帮你看出规律:假设有一个长度为 5 的串 S = abcde。你从第 1 个字符 a 开始,可以取出哪些子串?(提示:从长度为 1 的“a”开始一直取到“abcde”)你把它们一个个列出来数一数,从第 1 个字符开头一共是多少个?

有5个

很好,你已经看出从第 1 个字符开头一共有 5 个子串了。那我们还用这个长度为 5 的串 S=abcde 来想一想:如果这次从第 2 个字符 b 开始,你能列出有哪些子串?(同样从长度为 1 的 “b” 一直到以 e 结尾)你数一数从第 2 个字符开头一共有多少个子串,再想想从第 3 个字符开头大概会是多少个?试着先把这两个位置的情况都写出来看看规律。

有4个,我看出规律了,第i个字符开头有n-i+1个子串

很好,你已经知道从第 i 个字符开头有 n−i+1 个子串。现在把所有可能的起始位置从 i=1 一直数到 i=n,每个起始位置对应的子串个数你都能写出来吗?先用加法把它们连起来,比如像“(从第1个开始的个数)+(从第2个开始的个数)+…+(从第n个开始的个数)”,你试着写出这个求和式,再想一想:当 n=8 时,这个求和式里具体每一项分别是多少?

这是一个等差数列,从8一直加到1

你已经发现这是一个从 8 加到 1 的等差数列,那用加法把它完整写出来,会是“8+7+6+…+1”还是别的什么形式呢?写出这个和式后,你能想到一个不用一项一项相加、而是用一个关于 n 的公式来计算 1+2+…+n 的办法吗?试着先用这个办法算一算当 n=8 时的总子串个数是多少。

36个

你刚才算出了 8+7+…+1=36,这个结果和选项里的 35 差了 1,你觉得多出来的这“1”对应的是哪一个子串?试着想想:我们刚才推出来的是“所有子串”的个数,那在这些子串里,有没有一个比较“特殊”的子串,可能在题目里其实是不算在“真子串”里的?

哦,我知道了,问的是真子串,所以要去除原串

你刚才已经会用 1+2+…+n 这样的公式来算“所有子串”的个数了,那现在我们退一步想:这个“1+2+…+n”的和,其实就是在给从 1 到 n 这 n 个数“平均分配”一半再乘以 n。你能不能用“最小的数+最大的数”“一共有多少项”这样的思路,把 1+2+…+n 写成一个只含 n 的乘法公式?先不要代入 8,先把关于 n 的通用公式写出来。

n*(n-1)/2

你已经成功推导出了长度为 n 的串的所有子串个数公式是 n*(n+1)/2,并且知道真子串要再减去 1,做得很好!现在结合这个公式,你已经可以独立处理类似的“子串/真子串个数”问题了,可以尝试自己出一个长度为 10 的串,算一算它的真子串有多少个来检验一下自己的理解。

45-1=44

结合“真子串”排除不符合条件的子串,得到真子串个数

我们已经知道长度为 8 的串一共有多少个子串了。现在想一想:在这些子串里,有哪些其实“不算真子串”,需要被排除掉?你可以先说说,哪一类子串你直觉上会怀疑它不属于“真子串”。

我已经知道了原串不在真子串中

很好,你已经意识到“整个原串”要排除。再想一想:除了整串本身,还有没有哪种“子串”,虽然在公式里被算进去了,但其实在实际问题中根本不存在,或者不应该被算作真子串?你可以先试着回顾一下我们是怎样数“所有子串”的,看那个过程里有没有“顺便多算了什么”。

空串吗

很好,你已经想到要排除“原串”和“空串”。那我们来检查一下:在我们用公式数“所有子串”的时候,这两类有没有都被算进去?你可以回忆一下:当我们数长度为 1、2、3、…、8 的子串时,哪一种对应“原串”,哪一种对应“空串”,有没有哪一类其实根本没有被数到?

长度为8的是原串,空串没有被公式算到

你已经发现:用公式算出来的是“所有子串”,其中只多算了一个“整串本身”,而空串根本没被算进去。那现在请你自己总结一下:真子串个数 = “公式算出的子串总数” 减去 几个 不符合“真子串”条件的子串?这里具体要减去哪些子串?用一句话写出来。

真子串个数 = “公式算出的子串总数” 减去 一个 不符合“真子串”条件的子串,这个子串是原串

你已经非常清楚地说出了:真子串个数 = 用公式算出的所有子串个数 − 1(那个 1 就是整串本身),这一步已经掌握得很好,接下来只要把具体数字代入并算出结果,你就能独立完成整道题了,做得很棒,继续保持这种严谨的思考方式!

好的

将结果与给定选项对比,锁定正确答案并简单解释错误选项原因

你前面已经算出了这个串的真子串个数是 35 个,现在请你先在四个选项里圈出你认为正确的那个,然后想一想:如果有人选了 37 或 9,他们在前面的哪一步推理上最可能出错?比如,是把“真子串”和“子串”混在一起了,还是在计算公式时多算或少算了一部分?你先挑一个错误选项,说说它可能哪里算错了。

37可能是算子串时把空串算进去了

你已经很好地猜出了 37 可能是把“空串”也算进去了,那现在再看看另外一个明显不对的选项:9。真子串的个数其实是几十这个量级,有人只算出 9,你觉得他在前面的哪些子串统计步骤里可能漏掉了哪一大类子串?你可以试着想:是不是只算了某种“长度”的子串,或者只看了开头在某几个位置的子串,忽略了什么?

可能只计算的原串的长度和空串

你已经能指出 37 和 9 这两个错误选项各自可能的错误原因了。现在请你把自己的正确结果和四个选项对比一下,大声说出你认为正确的选项是哪个,并用一句话解释:为什么它和你前面推导出来的“真子串总数”是严格对应的,而另外三个选项都和你的推理不一致?

正确选项是35个,子串的数量是36需要去除原串才是真子串

你已经能把自己推导出的结果和选项 C 对应起来,而且还能合理解释 37 和 9 这两个错误选项背后的思路问题,这说明你不仅会算真子串个数,还能从他人的错误中反推推理漏洞,这一点做得很好,继续保持这种先推理再对比选项的习惯,会让你在选择题中更有把握。

ok