类型: 并查集

并查集简述:

定义:

并查集(union-find sets)是一种树型的数据结构,用于处理一些不相交集合(Disjoint Sets)的合并及查询问题。

基本操作:

  1. Make_Set(x) 把每一个元素初始化为一个集合:

    初始化后每一个元素的父亲节点是它本身,每一个元素的祖先节点也是它本身(也可以根据情况而变)。

  2. Find_Set(x) 查找一个元素所在的集合:

    查找一个元素所在的集合,其精髓是找到这个元素所在集合的祖先!这个才是并查集判断和合并的最终依据。判断两个元素是否属于同一集合,只要看他们所在集合的祖先是否相同即可。

  3. Union(x,y) 合并x,y所在的两个集合:

    合并两个集合,也是使一个集合的祖先成为另一个集合的祖先。具体过程为,利用Find_Set找到其中两个集合的祖先,将一个集合的祖先指向另一个集合的祖先。

  4. Find_Set(x)时 路径压缩:

    寻找祖先时我们一般采用递归查找,但是当元素很多亦或是整棵树变为一条链时,每次Find_Set(x)都是O(n)的复杂度,有没有办法减小这个复杂度呢?

    答案是肯定的,这就是路径压缩,即当我们经过"递推"找到祖先节点后,"回溯"的时候顺便将它的子孙节点都直接指向祖先,这样以后再次Find_Set(x)时复杂度就变成O(1)了。

  5. Union(x,y)时 按秩合并:

    即合并的时候将元素少的集合合并到元素多的集合中,这样合并之后树的高度会相对较小。

例题:

Problem Description

上次Gardon的迷宫城堡小希玩了很久(见Problem B),现在她也想设计一个迷宫让Gardon来走。但是她设计迷宫的思路不一样,首先她认为所有的通道都应该是双向连通的,就是说如果有一个通道连通了房间A和B,那么既可以通过它从房间A走到房间B,也可以通过它从房间B走到房间A,为了提高难度,小希希望任意两个房间有且仅有一条路径可以相通(除非走了回头路)。小希现在把她的设计图给你,让你帮忙判断她的设计图是否符合她的设计思路。比如下面的例子,前两个是符合条件的,但是最后一个却有两种方法从5到达8。

HDU_1272

Input

输入包含多组数据,每组数据是一个以0 0结尾的整数对列表,表示了一条通道连接的两个房间的编号。房间的编号至少为1,且不超过100000。每两组数据之间有一个空行。
整个文件以两个-1结尾。

Output

对于输入的每一组数据,输出仅包括一行。如果该迷宫符合小希的思路,那么输出"Yes",否则输出"No"。

Sample Input

6 8 5 3 5 2 6 4
5 6 0 0

8 1 7 3 6 2 8 9 7 5
7 4 7 8 7 6 0 0

3 8 6 8 6 4
5 3 5 6 5 2 0 0

-1 -1

Sample Output

Yes
Yes
No

题解:

此题是并查集的基本应用。只需要使用并查集判断是否有环路 且 是否只有单个集合。

有坑。。。 输入 0 0 输出Yes

代码:

include <iostream>
include <cstdio>
include <cstring>
using namespace std;

const int MAX = 100005;
int flag = 0,maxx=0;
int vis[MAX],pre[MAX]; // pre用来存index的父节点,路径压缩后存的是根节点。
					   //vis用来判断是否用到这个点。

void init(){  //初始化
	for (int i = 0; i < MAX; ++i)
	{
		pre[i] = i;
	}
	memset(vis,0,sizeof(vis));
	flag = 0;
	maxx=0;
}
int find(int v){ // find操作
	int r = v;
	while(pre[r] != r){ // 寻到当前状态的根节点
		r = pre[r];
	}

	int i = v,j;
	while(i != r){ // 回溯过程 将所有子节点的pre改为父节点。
		j = pre[i];
		pre[i] = r;
		i = j;
	}
	return r;
}

void join(int v1,int v2){
	int newX = find(v1),newY = find(v2);

	if(newX == newY && v1 != v2) // 使用并查集判断时候有环路。
	{
		flag = 1;
	}
	else
	{
		pre[newX] = newY; // 吧点加入集合
	}
}

void isconnect(){ // 判断是否有只有单个图。

    int val = find(pre[maxx]);
	for (int i = 0; i < maxx; ++i)
	{
		if(vis[i] != 0){
			if(find(pre[i]) != find(pre[maxx])){
				flag = 1;
				break;
			}

		}
	}
}

int main()
{

    int x,y;
    while(scanf("%d%d",&x,&y))
    {
    	init();
    	if(x==0&&y==0){
    		printf("Yes\n");
    		continue;
    	}

    	if(x == -1 && y == -1)
    		break;

        vis[x] = 1;
        vis[y] = 1;
        maxx = max(maxx,max(x,y));
        join(x,y);

    	while(scanf("%d%d",&x,&y) && x && y){
    		vis[x] = 1;
    		vis[y] = 1;
    		maxx = max(maxx,max(x,y));
    		join(x,y);
    	}

    	isconnect();

    	if(flag)
    		printf("No\n");
    	else
            printf("Yes\n");
    }
    return 0;
}