并查集

Posted 2020-06-29

并查集算法多用于复杂关系的计算，比如亲戚的计算（计算总共有多少组亲戚关系，亲戚的亲戚也是亲戚），一个公司有多少组（老大的老大也是老大）。

 

算法要点：

1、用树（森林）存放关系，有关系的人一定有一个相同的根节点。

2、用数组存放节点关系，如tree【2】 = 3，表示2号人的根节点是3（2的老大是3）。

3、X和Y有关系的话，X的根节点更新为Y的根节点（与XY的顺序无关的）。注意是更新成Y的根节点而不是Y。

4、最后在数组中存在tree【Y】=Y的情况，那么这个点就是老大，也就是存在一棵树，也就是存在一组关系。

5、最后判断两个人是否有关系，还是需要去寻找两个人的根节点是不是相同，而不是两个人的上一个节点是不是相同，不是tree【X】 == tree【Y】,而是root（X）==root（Y）。

 

算法模型：

for（循环总人数）//初始化数组，一开始人与人之间都没有关系

{

      tree【i】=i；

}

update（x，y）//X和Y有关系就更新两个节点的关系

{

         rootx=root(x);

         rooty=root(y);

         if（rootx==rooty）两个点已经有关系不用更新

              return;

         else

              tree【rooty】 = rootx；两个点没有关系，那么就让Y的根节点的值等于X的根节点的值，那么Y下面所有的有关系的人，当他们找到Y的时候就会下一步找到X的根节点了，就和X同一个根节点了，也就是有关系了。

}

 

root（x）//寻找根节点，有两种方法，一种是一直循环查到底，一种是递归同时更新所有相同关系的人为相同的节点，来减少下一次查询的时间

{

        if（tree【x】==x）

             return  x；//已经是根节点了返回。

        else

         tree【x】 = root（tree【x】）//递归更新所有相同关系的人为相同的节点（最终节点）

          return tree【x】；

}

 

#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<iostream>

using namespace std;
/*并查集*/

int tree[100];

int getRoot2(int t)
{
    int node = t;
    while (tree[node] != node)//不用递归每次都找一遍，时间复杂度较高
    {
        node = tree[node];
    }
    return node;
}

int getRoot(int t)
{
    if (tree[t] == t)
        return t;

    tree[t] = getRoot2(tree[t]);//利用递归不断的更新自己的最终节点，使得有关系的几个人拥有尽可能多的相同的节点
    return tree[t];
}


void update(int x,int y)
{
    int roota;
    int rootb;

    roota = getRoot(x);//获取根节点
    rootb = getRoot(y);

    if(tree[roota] == tree[rootb])//这两个人已经有关系
        return;

    tree[rootb] = roota;//这两个之前没有关系，现在要建立关系了
    return;

}


int main()
{
    int i;//循环变量
    int n,m;
    int x,y;//暂存用户输入有关系的两个人
    int sum=0;//用于保存最终输出的结果
    cin>>n>>m;//总共最多有n人，m组关系

    for (i = 1; i <= n; i++)//初始化，任意两人都没有关系
    {
        tree[i] = i;
    }

    for (i = 1; i <= m; i++)
    {
        cin>>x>>y;//用户输入有关系的两个人
        update(x,y);//更新关系
    }

    for (i = 1; i <= n; i++)//用于输出一共有多少组毫不相干的关系（一共有几颗树）
    {
        if(tree[i] == i)
            sum++;
    }

    cout<<"一共有"<<sum<<"组关系"<<endl;
    for (i = 1; i <= n; i++)
        cout<<tree[i]<<" ";
    cout<<endl;

    while (cin>>x>>y)//输入两个数，看这两个人之间是否有关系
    {
        if(getRoot(x) == getRoot(y))
            cout<<"YES"<<endl;
        else
            cout<<"NO"<<endl;
    }
}

/*

10 9
1 2
3 4
5 2
4 6
2 6
8 7
9 7
1 6
2 4
Result:3
getRoot2:5 1 5 3 5 3 8 9 9 10
getRoot1:5 5 5 5 5 5 8 9 9 10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10 7
2 4
5 7
1 3
8 9
1 2
5 6
2 3
Result:4
*/

 

总结一下，这个算法对于关系的处理上面真的很不错，很容易就能理清楚非常复杂的关系，而且递归更新使得算法本身速度快上不少，即使后面数据量大也不怕了。递归更新，在这里也叫路经压缩。