并查集 路径压缩(具体解释)
拿HDU 1232举例。
题解:
首先在地图上给你若干个城镇,这些城镇都能够看作点,然后告诉你哪些对城镇之间是有道路直接相连的。最后要解决的是整幅图的连通性问题。比方任意给你两个点。让你推断它们是否连通,或者问你整幅图一共同拥有几个连通分支。也就是被分成了几个互相独立的块。像畅通project这题,问还须要修几条路,实质就是求有几个连通分支。
假设是1个连通分支,说明整幅图上的点都连起来了,不用再修路了;假设是2个连通分支。则仅仅要再修1条路,从两个分支中各选一个点,把它们连起来,那么全部的点都是连起来的了;假设是3个连通分支。则仅仅要再修两条路……
以以下这组数据输入数据来说明
4 2 1 3 4 3
第一行告诉你,一共同拥有4个点。2条路。
以下两行告诉你,1、3之间有条路,4、3之间有条路。那么整幅图就被分成了1-3-4和2两部分。仅仅要再加一条路,把2和其它随意一个点连起来,畅通project就实现了。那么这个这组数据的输出结果就是1。
好了,如今编程实现这个功能吧,城镇有几百个。路有不知道多少条,并且可能有回路。 这可怎样是好?
我曾经也不会呀。自从用了并查集之后,嗨。效果还真好!我们全家都用它!
并查集由一个整数型的数组和两个函数构成。数组father[记录了每一个点的前导点是什么,函数find是查找,merge是合并。
这里的father[i]=i;须要初始化,表示这个点的根就是他本身。
代码:
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#define N 1005
int father[N];
void first(int n)
{for(int i=1;i<=n;i++)father[i]=i;
}
int find(int n)//查找根节点
{return father[n]==n?n:find(father[n]);
}
void merge(int x,int y)//推断x,y是否连通。若不连通。则使其连通。
{int fx,fy;fx=find(x);fy=find(y);if(fx!=fy)father[fx]=fy;
}
用大牛的博客来解释一下:
为了解释并查集的原理,我将举一个更有爱的样例。
话说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。但大侠们有一个长处就是讲义气,绝对不打自己的朋友。并且他们信奉“朋友的朋友就是我的朋友”。仅仅要是能通过朋友关系串联起来的。不管拐了多少个弯。都觉得是自己人。这样一来,江湖上就形成了一个一个的群落。通过两两之间的朋友关系串联起来。
而不在同一个群落的人。不管怎样都无法通过朋友关系连起来。于是就能够放心往死了打。可是两个原本互不相识的人。怎样推断是否属于一个朋友圈呢?
我们能够在每一个朋友圈内推举出一个比較有名望的人,作为该圈子的代表人物。这样。每一个圈子就能够这样命名“齐达内朋友之队”“罗纳尔多朋友之队”……两人仅仅要互相对一下自己的队长是不是同一个人。就能够确定敌友关系了。
可是还有问题啊,大侠们仅仅知道自己直接的朋友是谁,非常多人压根就不认识队长,要推断自己的队长是谁。仅仅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?”这样一来。队长面子上挂不住了,并且效率太低,还有可能陷入无限循环中。
于是队长下令,又一次组队。队内全部人实行分等级制度,形成树状结构,我队长就是根节点,以下各自是二级队员、三级队员。
每一个人仅仅要记住自己的上级是谁即可了。遇到推断敌友的时候。仅仅要一层层向上问。直到最高层,就能够在短时间内确定队长是谁了。因为我们关心的仅仅是两个人之间是否连通,至于他们是如何连通的,以及每一个圈子内部的结构是如何的。甚至队长是谁,并不重要。所以我们能够放任队长任意又一次组队,仅仅要不搞错敌友关系就好了。于是。门派产生了。
以下我们来看并查集的实现。
int father[1000]; 这个数组,记录了每一个大侠的上级是谁。
大侠们从1或者0開始编号(根据题意而定),father[15]=3就表示15号大侠的上级是3号大侠。
假设一个人的上级就是他自己,那说明他就是掌门人了。查找到此为止。也有孤家寡人自成一派的,比方欧阳锋。那么他的上级就是他自己。
每一个人都仅仅认自己的上级。
比方胡青牛同学仅仅知道自己的上级是杨左使。张无忌是谁?不认识。要想知道自己的掌门是谁,仅仅能一级级查上去。 find这个函数就是找掌门用的,意义再清楚只是了(路径压缩算法先不论,后面再说)。
int find(int x) //查找我(x)的掌门
{
int r=x; //托付 r 去找掌门
while (father[r ]!=r) //假设r的上级不是r自己(也就是说找到的大侠他不是掌门 = =)
r=father[r ] ; // r 就接着找他的上级,直到找到掌门为止。
return r ; //掌门驾到~~~
}
简化版:
int find(int n)
{return father[n]==n?n:find(father[n]);
}
再来看看路径压缩算法。建立门派的过程是用merge函数两个人两个人地连接起来的,谁当谁的手下全然随机。最后的树状结构会变成什么胎唇样。我也全然无法估计。一字长蛇阵也有可能。这样查找的效率就会比較低下。最理想的情况就是全部人的直接上级都是掌门,一共就两级结构,仅仅要找一次就找到掌门了。
哪怕不能全然做到,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,想知道能不能揍。 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。原来两人的终于boss都是东厂曹公公。 “哎呀呀,原来是记己人,西礼西礼,在下三营六组白面葫芦娃!” “幸会幸会,在下九营十八组仙子狗尾巴花!
” 两人高高兴兴地手拉手喝酒去了。 “等等等等。两位同学请留步,还有事情没完毕呢!
”我叫住他俩。
“哦,对了,还要做路径压缩。”两人醒悟。
白面葫芦娃打电话给他的上级六组长:“组长啊。我查过了。其习偶们的掌门是曹公公。
不如偶们一起及接拜在曹公公手下吧。省得级别太低,以后查找掌门麻环。
” “唔。有道理。” 白面葫芦娃接着打电话给刚才拜訪过的三营长……仙子狗尾巴花也做了相同的事情。
这样,查询中全部涉及到的人物都聚集在曹公公的直接领导下。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較低的水平上。路径压缩的代码。看得懂非常好。看不懂也没关系,直接抄上用即可了。总之它所实现的功能就是这么个意思。
路径压缩版:
int find(int n)
{return father[n]==n?n:father[n]=find(father[n]);
}
转载于:https://www.cnblogs.com/yfceshi/p/6781535.html
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