并查集(Union-Find Set)介绍
并查集是一种数据结构,用于处理一些不相交集合的合并及查询问题。主要操作包括:
- 初始化(Initial): 初始化并查集,使每个元素自成一个集合。
- 查找(Find): 查找某个元素所属的集合。
- 合并(Union): 将两个集合合并成一个集合。
并查集常用于解决图论中的连通性问题,例如判断图中两个节点是否在同一个连通分量内。
并查集的实现
以下是实现并查集的基本代码。
#include <stdio.h>
#define SIZE 100
int UFSets[SIZE];
// 初始化并查集
void Initial(int S[]) {
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
S[i] = -1;
}
}
// 查找并返回x所属的集合的根
int Find(int S[], int x) {
while (S[x] >= 0) {
x = S[x];
}
return x;
}
// 合并两个集合
void Union(int S[], int Root1, int Root2) {
if (Root1 == Root2)
return;
S[Root2] = Root1;
}
int main() {
// 初始化并查集
Initial(UFSets);
// 示例操作:合并和查找
Union(UFSets, Find(UFSets, 1), Find(UFSets, 2));
printf("Root of 1: %d\n", Find(UFSets, 1));
printf("Root of 2: %d\n", Find(UFSets, 2));
return 0;
}
代码解释
- 初始化并查集
void Initial(int S[]) {
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
S[i] = -1;
}
}
该函数将数组 S
的每个元素初始化为 -1,表示每个元素自成一个集合。
- 查找操作
int Find(int S[], int x) {
while (S[x] >= 0) {
x = S[x];
}
return x;
}
该函数通过迭代找到元素 x
所属集合的根节点(即根节点的值小于 0)。
- 合并操作
void Union(int S[], int Root1, int Root2) {
if (Root1 == Root2)
return;
S[Root2] = Root1;
}
该函数将两个集合的根节点 Root1
和 Root2
合并,将 Root2
连接到 Root1
。
示例操作
在 main
函数中,我们初始化并查集,然后进行合并和查找操作:
int main() {
Initial(UFSets);
// 合并1和2所在的集合
Union(UFSets, Find(UFSets, 1), Find(UFSets, 2));
// 查找1和2的根
printf("Root of 1: %d\n", Find(UFSets, 1));
printf("Root of 2: %d\n", Find(UFSets, 2));
return 0;
}
通过这些操作,可以看到并查集的基本功能:初始化、查找和合并。实际应用中,通常还会进行路径压缩优化查找效率,按秩合并优化合并效率。
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