• C/C++ 并查集及其优化笔记整理


    个人笔记,仅供复习

    1.集合

    1.1 集合运算:交、并、补、差,判断一个元素是否属于一个集合。

    1.2 并查集:集合并、查某元素属于什么集合。

    1.3 并查集问题中集合存储的实现:用树结构表示集合,树的每一个结点代表一个元素

    2.对并查集的操作

    2.1 查询:为了查询两个结点是否属于同一集合,我们需要沿着树向上走,来查询包含这个元素的树的根是谁。如果两个结点走到了同一个根,那么就可以知道它们属于同一组。

    2.2 合并:从一个集合的根向另一个集合的根连边,这样两棵树就变成了一棵树,也就把两个集合并成一个集合了。

    2.2.1 伪代码:(将X1和X2两个元素所在的集合合并)

    • 分别找到到X1和X2两个元素所在集合树的根结点
    • 如果它们不同根,则将其中一个根结点的父结点指针设置成另一个根结点的数组下标。

    3.优化

    3.1 路径压缩(合并时的优化):

    • 对于每棵树,记录它的高度(Rank)
    • 合并时,如果两棵树Rank不同,那么从Rank小的向Rank大的连边

    3.2 路径压缩(查询时的优化):对于每个结点,一点向上走到了一次根节点,就把这个点到父节点的边改为直接向根节点连边。

    3.3 代码实例:

    #include<iostream>
    using namespace std;
    const int maxn = 100;
    int par[maxn];
    int Rank[maxn];//优化
    
    void clear(int n){//初始化n个元素 
    	for(int i = 0;i < n;i++){
    		par[i] = i;//一开始把每个节点看成一棵树
    		Rank[i] = 0;
    	}
    }
    int Find(int x){
    	if(par[x] == x)	return x;
    	else par[x] = Find(par[x]);//优化
    }
    void unite(int x,int y){//将x和y所属集合合并 
    	x = Find(x);
    	y = Find(y);
    	if(x == y)	return;
    	if(Rank[x] < Rank[y])	par[x] = y; 
    	else{
    		par[y] = x;
    		if(Rank[x] == Rank[y])	Rank[x]++;
    	} 
    }
    bool same(int a,int b){//判断a和b是否属于同一集合 
    	return Find(a) == Find(b);
    } 
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