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深入浅出系列之——并查集详解【武侠版】【简单有趣】

时间:2022-02-13 08:48:17

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深入浅出系列之——并查集详解【武侠版】【简单有趣】

一个超级有意思,好懂的并查集解释

故事读完,并查集就会了

故事开始了。。。留神!

江湖上散落着各式各样的大侠,有上千个之多。他们没有什么正当职业,整天背着剑在外面走来走去,碰到和自己不是一路人的,就免不了要打一架。但大侠们有一个优点就是讲义气,绝对不打自己的朋友。而且他们信奉“朋友的朋友就是我的朋友”,只要是能通过朋友关系串联起来的,不管拐了多少个弯,都认为是自己人。这样一来,江湖上就形成了一个一个的帮派,通过两两之间的朋友关系串联起来。而不在同一个帮派的人,无论如何都无法通过朋友关系连起来,于是就可以放心往死了打。但是两个原本互不相识的人,如何判断是否属于一个帮派呢?

我们可以在每个帮派内推举出一个比较有名望的人,作为该圈子的代表人物。这样,两人只要互相确认一下自己的代表人物是不是同一个人,就可以确定敌友关系了。

但是还有问题啊,大侠们只知道自己直接的朋友是谁,很多人压根就不认识队长。要判断自己的队长是谁,只能漫无目的的通过朋友的朋友关系问下去:“你是不是队长?你是不是队长?”这样,不仅效率太低,还有可能陷入无限循环中。于是队长下令,重新组队。队内所有人实行分等级制度,形成树状结构,我队长就是根节点,下面分别是二级队员、三级队员。每个人只要记住自己的上级是谁就行了。遇到判断敌友的时候,只要一层层向上问,直到最高层,就可以在短时间内确定队长是谁了。由于我们关心的只是两个人之间是否是一个帮派的,至于他们是如何通过朋友关系相关联的,以及每个圈子内部的结构是怎样的,甚至队长是谁,都不重要。所以我们可以放任队长随意重新组队,只要不搞错敌友关系就好了。于是,问题解决了。

下面我们来看并查集的实现

p r e pre pre 数组记录了每个大侠的上级是谁。大侠们从1或者0开始编号(依据题意而定), p r e [ 15 ] = 3 pre[15]=3 pre[15]=3就表示15号大侠的上级是3号大侠。如果一个人的上级就是他自己,那说明他就是掌门。

也有孤家寡人自成一派的,那么他的上级就是他自己。每个人都只认自己的上级。

要想知道自己的掌门是谁,只能一级级查上去。

f i n d find find这个函数就是找掌门用的,意义再清楚不过了(路径压缩算法先不论,后面再说)。

代码

int find(int fa){if(f[fa]==fa)return fa;return find(f[fa]);}

再来看看 j o i n join join 函数

就是在两个点之间连一条线,这样一来,原先它们所在的两个板块的所有点就都可以互通了。这在图上很好办,画条线就行了。但我们现在是用并查集来描述武林中的状况的,一共只有一个 p r e pre pre 数组,该如何实现呢? 其实非常简单,两个门派掌门相约一战,胜者为王。弱者就被吞并了。反正谁加入谁效果是一样的,门派就由两个变成一个了。

代码

void join(int root1, int root2) {int x, y;x = find(root1);y = find(root2);if(x != y) pre[x] = y; }

再来看看路径压缩算法。

建立门派的过程是用 j o i n join join函数两个人两个人地连接起来的,谁当谁的手下完全随机。最后的树状结构会变成什么样,我也无法预知,一字长蛇阵也有可能。这样查找的效率就会比较低下。最理想的情况就是所有人的直接上级都是掌门,一共就两级结构,只要找一次就找到掌门了。哪怕不能完全做到,也最好尽量接近。这样就产生了路径压缩算法

设想这样一个场景:

两个互不相识的大侠碰面了,想知道能不能干一场。 于是赶紧打电话问自己的上级:“你是不是掌门?” 上级说:“我不是呀,我的上级是谁谁谁,你问问他看看。” 一路问下去,原来两人的掌门都一样。 “哎呀呀,原来是自己人,有礼有礼!” “幸会幸会!” 两人高高兴兴地手拉手喝酒去了。 “等等等等,两位大侠请留步,还有事情没完成呢!”我叫住他俩。 “哦,对了,还要做路径压缩。”两人醒悟。 “其实掌门都一样。不如一起结拜在掌门手下吧,省得级别太低,以后查找掌门麻烦。” “唔,有道理。” 这样,查询中所有涉及到的人物都聚集在掌门的直接领导下。每次查询都做了优化处理,所以整个门派树的层数都会维持在比较低的水平上。这就是路径压缩。

如图

int find(int fa){if(f[fa]==fa)return fa;return find(f[fa]);}

于是,问题圆满解决了。

代码如下:

// f = pre#include<iostream>#include<cstdio>using namespace std;int f[100100];int n,m,z,x,y;int find(int fa){if(f[fa]==fa)return fa;return f[fa]=find(f[fa]);}int main(){cin>>n>>m;for(int i=1; i<=n; i++)f[i]=i;for(int i=1; i<=m; i++){scanf("%d%d%d",&z,&x,&y);if(z==1)f[find(x)]=find(y);else{if(find(x)==find(y))printf("Y\n");elseprintf("N\n");}}return 0;}

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