并查集實現

并查集是什么東西?

它是用來管理元素分組情況的一種數據結構。

他可以高效進行兩個操作:

  1. 查詢a,b是否在同一組
  2. 合并a和b所在的組

萌新可能不知所云,這個結構到底有什么用?

經分析,并查集效率之高超乎想象,對n個元素的并查集進行一次操作的復雜度低于O(logn)

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我們先說并查集是如何實現的:

也是使用樹形結構,但不是二叉樹。

每個元素就是一個結點,每組都是一個樹。

無需關注它的形狀,或哪個節點具體在哪個位置。

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初始化:

我們現在有n個結點,也就是n個元素。

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合并:

然后我們就可以合并了,合并方法就是把一個根放到另一顆樹的下面,也就是整棵樹作為人家的一個子樹。

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查詢:

查詢兩個結點是否是同一組,需要知道這兩個結點是不是在一棵樹上,讓他們分別沿著樹向根找,如果兩個元素最后走到一個根,他們就在一組。

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當然,樹形結構都存在退化的缺點,對于每種結構,我們都有自己的優化方法,下面我們說明如何避免退化。

  1. 記錄每一棵樹的高度,合并操作時,高度小的變為高度大的子樹即可。
  2. 路徑壓縮:對于一個節點,只要走到了根節點,就不必再在很深的地方,直接改為連著根即可。進一步優化:其實每一個經過的節點都可以直接連根。

這樣查詢的時候就能很快地知道根是誰了。

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下面上代碼實現:

和很多樹結構一樣,我們沒必要真的模擬出來,數組中即可。

int p[MAX_N];//父親
int rank[MAX_N];//高度
//初始化
void gg(int n)
{for(int i=0;i<n;i++){p[i]=i;//父是自己代表是根rank[i]=0;}
}
//查詢根
int find(int x)
{if(p[x]==x)return x;return p[x]=find(p[x])//不斷把經過的結點連在根
}
//判斷是否屬于同一組
bool judge(int x,int y)
{return find(x)==find(y);//查詢結果一樣就在一組
}
//合并
void unite(int x,int y)
{if(x==y)return;if(rank[x]<rank[y])p[x]=y;//深度小,放在大的下面else{p[y]=x;if(rank[x]=rank[y])rank[x]++;//一樣,y放x后,x深度加一}
}

實現很簡單,應用有難度,以后有時間更新題。

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