并查集初步

并查集可以动态维护若干个不重叠的集合,支持查询和合并两个操作,在实际应用中比较广泛。


并查集的主要功能是查询元素的集合归属,同时支持集合的合并操作。

并查集的实现方法:对于每个集合,选择一个元素作为其代表元素,而若两个元素所在集合的代表元素相同,则说明它们在同一个集合中。

具体如何实现呢?有一种思路,可以定义一个数组来存储每个数所在集合的代表元素,然而这种方法虽然在查询时很高效,但在合并时却要耗费大量的时间。

因此我们可以有另一种方法:将整个并查集看作一个森林,定义一个数组 fa[i] 存储 i 的父节点,初始化 fa[i]=i ,则查询一个元素的代表元素时,可以沿着其父亲节点不断向上找到根节点,从而实现查询。而合并时,合并两个集合的根即可,即令 fa[root1]=roo2

在以上的基础上,我们还可以进行进一步地优化。我们发现,第一种思路查询时非常高效,因此我们可以将两种思路进行结合,在递归查询代表元素时,将路径上每个元素 x 的 fa 值直接指向树根,可以节省很多的时间。这个优化方法被称为“路径压缩”。

还有一种被称为“按秩合并”的优化方法,读者可以自行了解。不过一般的实现中用路径压缩就足够了。

查询代表元素代码:(采用路径压缩优化)

int get(int a)
{
    if(fa[a]==a)
        return a;
    return fa[a]=get(fa[a]);
}

合并集合代码:

void merge(int x,int y)
{
    fa[get(x)]=get(y);
}

习题:


参考资料:

《算法竞赛进阶指南》


 

2019.5.7 于厦门外国语学校石狮分校

 

原文地址:https://www.cnblogs.com/TEoS/p/11331317.html