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并查集是一種多叉樹,用于處理不相交的集合的合并與查詢問題(判斷)。
通俗理解:在日常生活中,我們會因為某個人是自己的朋友,哪怕是朋友的朋友也是有朋友,會給予通融、 偏袒。而并查集的基本概念,就是判斷某兩個集合是否是“朋友”關系,并讓兩個集合成為“朋友”
初始化:每個結點單獨作為一個集合
查詢:求元素所在的集合的代表元素,即根結點
合并:將兩個元素所在的集合,合并為一個集合
合并之前,應先判斷兩個元素是否屬于同一集合,用上面的“查詢”來實現(xiàn)
初始化:初始的時候每個結點各自為一個集合,father[i]表示結點 i 的父親結點,如果 father[i]=i,我們認為這個結點是當前集合根結點(開始時每個節(jié)點根節(jié)點是他自己)。
void init() { for (int i = 1; i <= n; ++i) { father[i] = i; } }
查找:查找結點所在集合的根結點,結點 x 的根結點必然也是其父親結點的根結點(像是有遞歸的樣子)。
int get(int x) { if (father[x] == x) { // x 結點就是根結點 return x; } return get(father[x]); // 如果該節(jié)點不是根節(jié)點,繼續(xù)尋找父結點的根結點 }
合并:將兩個元素所在的集合合并在一起,通常來說,合并之前先判斷兩個元素是否屬于同一集合。
void hebing(int x, int y) { x = find(x); y = find(y); if (x != y) { // 不在同一個集合 father[y] = x;//將根節(jié)點合并 } }
上面三個操作是并查集常用的操作
前面的并查集的復雜度實際上在有些極端情況會很慢。比如樹的結構正好是一條鏈,那么最壞情況下,每次查詢的復雜度達到了O(n) 。這并不是我們期望的結果。路徑壓縮的思想是,我們只關心每個結點的父結點,而并不太關心樹的真正的結構(遞歸查找相當浪費時間)如下:
當想去訪問6的根節(jié)點時,要訪問5的根節(jié)點,想去訪問5的根節(jié)點,又要去訪問4的根節(jié)點..........以此類推,此時并查集退化為線性。
這樣我們在一次查詢的時候,可以把查詢路徑上的所有結點的father[i]都賦值成為根結點。只需要在我們之前的查詢函數(shù)上面進行很小的改動
int findf(int k) { if(f[k] == k) return k; return f[k] = findf(f[k]); //后來更新的點的根節(jié)點直接為最開始的點,一步找到總根節(jié)點。 }
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