1、 概述
並查集(disjoint set或者union-find set)是一種樹型的資料結構,常用於處理一些不相交集合(disjoint sets)的合併及查詢問題。
2、 基本操作
並查集是一種非常簡單的資料結構,它主要涉及兩個基本操作,分別為:
a. 合併兩個不相交集合
b. 判斷兩個元素是否屬於同乙個集合
(1) 合併兩個不相交集合(union(x,y))
合併操作很簡單:先設定乙個陣列father[x],表示x的「父親」的編號。那麼,合併兩個不相交集合的方法就是,找到其中乙個集合最父親的父親(也就是最久遠的祖先),將另外乙個集合的最久遠的祖先的父親指向它。
上圖為兩個不相交集合,b圖為合併後father(b):=father(g)
(2) 判斷兩個元素是否屬於同一集合(find_set(x))
本操作可轉換為尋找兩個元素的最久遠祖先是否相同。可以採用遞迴實現。
3、 優化
(1) find_set(x)時,路徑壓縮
尋找祖先時,我們一般採用遞迴查詢,但是當元素很多亦或是整棵樹變為一條鏈時,每次find_set(x)都是o(n)的複雜度。為了避免這種情況,我們需對路徑進行壓縮,即當我們經過」遞推」找到祖先節點後,」回溯」的時候順便將它的子孫節點都直接指向祖先,這樣以後再次find_set(x)時複雜度就變成o(1)了,如下圖所示。可見,路徑壓縮方便了以後的查詢。
(2) union(x,y)時,按秩合併
即合併的時候將元素少的集合合併到元素多的集合中,這樣合併之後樹的高度會相對較小。
int father[max]; /* father[x]表示x的父節點*/ int rank[max]; /*rank[x]表示x的秩*/ void make_set(int x) /* 查詢x元素所在的集合,回溯時壓縮路徑*/ int find_set(int x) return father[x]; } /* 按秩合併x,y所在的集合 下面的那個if else結構不是絕對的,具體根據情況變化 但是,宗旨是不變的即,按秩合併,實時更新秩。 */ void union(int x, int y) else father[x] = y; } }
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