并查集--学习详解

文章作者:yx_th000 文章来源:Cherish_yimi (http://www.cnblogs.com/cherish_yimi/) 转载请注明,谢谢合作。

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    昨天和今天学习了并查集和trie树,并练习了三道入门题目,理解更为深刻,觉得有必要总结一下,这其中的内容定义之类的是取自网络,操作的说明解释及程序的注释部分为个人理解。并查集学习:

l         并查集:(union-find sets)

一种简单的用途广泛的集合. 并查集是若干个不相交集合,能够实现较快的合并和判断元素所在集合的操作,应用很多,如其求无向图的连通分量个数等。最完美的应用当属:实现Kruskar算法求最小生成树。

l         并查集的精髓(即它的三种操作,结合实现代码模板进行理解):

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。
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,具体见示意图

3、Union(x,y) 合并x,y所在的两个集合

合并两个不相交集合操作很简单:
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。如图



l         并查集的优化

1、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,如下图所示;可见,路径压缩方便了以后的查找。

2、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。



l         主要代码实现

Code


注:学习并查集时非常感谢Slyar提供的资料,这里注明链接:http://www.slyar.com/blog/
另外,我认为写并查集时涉及到的路径压缩,最好用递归,一方面代码的可读性非常好,另一方面,可以更直观的理解路径压缩时在回溯时完成的巧妙。


入门练习:
1161解题报告
2524解题报告

 

posted @ 2009-10-11 12:51  Yx.Ac  阅读(24475)  评论(8编辑  收藏