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並查集(Union-find Sets)

1.並查集是什麼
定義:並查集是一種用來管理元素分組情況的資料結構。並查集可以高效的進行以下操作。不過注意並查集雖然可以進行合併操作,但是卻無法進行分割操作;
一.用來查詢元素a和元素b是否屬於同一組。
二.合併元素a和元素b所在的組。

比如有三組資料: 1,2,5 3 4,6,7
利用並查集可以知道1和2是同一組,但2和4不是同一組
也可以用並查集將1,2組合併為 1,2,3,5

並查集的結構
並查集也是使用樹形結構實現的。不過,不是二叉樹。
每個元素對應一個節點,每個組對應一棵樹。在並查集中,哪個節點是哪個節點的父親以及樹的形狀等信心不用管;

(1)初始化
我們先準備N個節點有來表示N個元素。最開始時沒有邊。
這裡寫圖片描述
並且自己是指向自己的

int par[MAX_N];//父親
int rank[MAX_N];//樹的高度
//初始化n個元素
void init(int n){
    for(int i=0;i<n;i++)
        par[i]=i,rank[i]=0;
}

(2)合併
樹的節點表示集合中的元素,指標表示指向父節點的指標,根節點的指標指向自己,表示其沒有父節點。沿著每個節點的父節點不斷向上查詢,最終就可以找到該樹的根節點,即該集合的代表元素。

//查詢樹的根(遞迴寫法)
int
find(int x){ if(parp[x]==x) return x; else return par[x]=find(par[x]); } //查詢樹的根(迴圈寫法) int find(intx){ int p=x,t; while(par[p]!=p) p=par[p]; while(x!=p) {t=par[x];par[x]=p;x=t;} return x; }

遞迴和迴圈效率目前沒有太大的差距;
最後是合併操作 unite,並查集的合併也非常簡單,就是將一個集合的樹根指向另一個集合的樹根,如圖所示。

//合併x,y所屬的集合
void unite(int x,int y){
    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++;
    }
}   
//判斷x和y是否屬於同一集合
bool same(int x,int y){
    return find(x)==fand(y);
}