并查集是一类十分常用的数据类型,它有着十分广泛的应用。在信息竞赛中,它主要执行的操作一般有三种。
(1) 合并a,b两个元素所在的集合 Merge(a,b)
(2)查找某个元素属于哪个集合 find(k)
(3)查询两个元素是否属于同一集合 Query(a,b)
函数模板
(1)find
int find(int x){ if(fa[x]==x) return x; //找到即返回 int t=find(fa[x]); //继续递归find return t; }
(2)Merge
void merge(int x,int y){ x=find(x); y=find(y); if(x==y) return; //根相同,无需合并,即返回 fa[x]=y; //根不同,即合并 }
对于find和merge的优化
(1)
对于merge:启发式合并(使用次数少,代码略过)
在合并集合S1、S2的时候,我们让较小的树成为较大的树的子树。这里可以是深度、节点个数等启发函数来比较树的大小(一般使用深度)。
(2)
对于find:路径压缩(常用,效率高,代码简单)
我们在查找完u至根节点的路径之后,一般将这条路径上的所有节点的父节点都设为根节点,这样可以大大减少之后的查找次数。
int find(int x){ if(fa[x]==x) return x; int t=find(fa[x]); fa[x]=t; //记录路径上的节点成为父节点,减少查询次数 return t; }
时间复杂度分析:
可以证明,经过启发式合并和路径压缩之后的并查集,执行m次查找的复杂度为O(mα(m))
注α(m):Ackermann函数的某个反函数,可以近似的认为它是小于5的。所以并查集的单次查找操作的时间复杂度也几乎是常数级的。
例题:
程序自动分析
题目描述:
在实现程序自动分析的过程中,常常需要判定一些约束条件是否能被同时满足。
考虑一个约束满足问题的简化版本:假设x1,x2,x3,…代表程序中出现的变量,给定n个形如xi=xj或xi≠xj的变量相等/不等的约束条件,请判定是否可以分别为每一个变量赋予恰当的值,使得上述所有约束条件同时被满足。例如,一个问题中的约束条件为:x1=x2,x2=x3,x3=x4,x1≠x4,这些约束条件显然是不可能同时被满足的,因此这个问题应判定为不可被满足。
现在给出一些约束满足问题,请分别对它们进行判定。
注:1≤n≤1000000
样例:
看输入的是1,我们把它加到一个并查集里去,是0,我们暂且不管。操作好以后,我们特判是0,但树根相同的这种情况,显然是不成立的。标记下来,一个个输出就结束了。
#include<iostream> #include<cstdio> #include<algorithm> #include<cstring> #define N 1000010 using namespace std; int fa[N]; int find(int x) //寻找函数 { if(fa[x]==x) return x; int t=find(fa[x]); fa[x]=t; return t; //return fa[x]==x?x:fa[x]=find(fa[x]); } void merge(int x,int y) // 合并函数 { x=find(x); y=find(y); if(x==y) return; fa[x]=y; } int m,x[N],y[N],f[N]; void doit() { memset(fa,0,sizeof(fa)); //记得清空 for(int i=1;i<=1000000;i++) fa[i]=i; //初始化 cin>>m; for(int i=1;i<=m;i++) { cin>>x[i]>>y[i]>>f[i]; if(f[i]==1) merge(x[i],y[i]); // 合并 } bool ans=true; for(int i=1;i<=m;i++) { if(f[i]==0) { if(find(x[i])==find(y[i])) ans=false; //如果在一个并查集里,但不是1,那就显然不成立,进行标记 } } puts(ans?"YES":"NO"); } int main() { int T; cin>>T; while(T--) doit(); }