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  • 并查集与并查集模板

      并查集  就是不像图论那样关注节点间如何连接,只考虑最最上面的一个节点,从而快速的判断两个节点的关系。

      实际实现时维护一个fa[n]数组记录父节点,n为节点数量++,初始化所有父节点都为自己。输入每条边,把两个节点的父节点改为一个。然后就可以在复杂度为1的时间内判断两个节点是否在同一个连通块内。搜索所有fa[]里fa[i]仍==i的节点数量即为这个图中连通块的总数。

      然而题目一般不会给这么裸的题(吧),我们还可以维护其他数组来记录其他一些情报,比如下面1698中维护的据根节点距离。

      可以在读题是注意思考题目询问的是什么。并查集对于查询节点是否属于某一集合非常的擅长。

      然后就是一些例题与模板。

    p1699 

      

      这就是巨裸的并查集的题了,把模板往上一贴就过了。

    再来看一下这道题

    不要在意为什么一天带一只手套。xi与yi就是要求这两个手套颜色相同。而手套只染色一次,就是T只表示数据组数,与决策无关。

    那么这道题就可以把每个xi与yi合并,然后再跑一边fa[]记录fa[i]==i的组数sum,它就是手套中要求颜色相同的组数,组的内部一样,外部随便组合,共有m^sum个方案数。

     上并查集,上快速幂,此题可解。反正你们也遇不到这题,就不给代码了。

     p1698 银河英雄传

      这道题,我们除了维护节点的父亲以外,再维护每个战舰到自己父亲的距离before和自己带领的战舰长度after。当询问两个战舰距离时,如果父亲不一样,那就算了。如果一样,那就输出abs(before[a]-before[b])。而在合并的时候,总是令x的父亲为y,更新他们父亲的after与before。

      丢出代码

    using namespace std;
    int M=30010;
    int T,t1,t2,f1,f2;
    int father[30010],before[30010],after[30010];
    char temp;
    int getfather(int xx)
    {
        int yy=father[xx];
        if(yy!=xx)
        {
            father[xx]=getfather(yy);
            before[xx]+=before[yy];
        }
        return father[xx];
    }
    void merge(int xx,int yy)//xx.head to yy.tail
    {
        f1=getfather(xx),f2=getfather(yy);
        father[f1]=f2;
        before[f1]=after[f2];
        after[f2]+=after[f1];
    }
    int main()
    {ios::sync_with_stdio(false);
    //freopen("123.in","r",stdin);
    //freopen("123.out","w",stdout);
        for(int i=1;i<M;i++)
            father[i]=i,before[i]=0,after[i]=1;
        cin>>T;
        for(int i=1;i<T;i++)
        {
            cin>>temp>>t1>>t2;
            if(temp=='M')
                merge(t1,t2);
            else
            {
                f1=getfather(t1),f2=getfather(t2);
                if(f1!=f2)
                    cout<<-1<<endl;
                else
                    cout<<abs(before[t1]-before[t2])-1<<endl;
            }
        }
            cin>>temp>>t1>>t2;
            if(temp=='M')
                merge(t1,t2);
            else
            {
                f1=getfather(t1),f2=getfather(t2);
                if(f1!=f2)
                    cout<<-1;
                else
                    cout<<abs(before[t1]-before[t2])-1;
            }
    
        return 0;
    }

     它有一个重要应用就是做最小生成树的题,也就是Kruskal算法。

    最小生成树的性质是最大边最小,那就先把所有边按照边权从小到大排序,然后挨个询问两端点是否连在一起。如果在一起就说明在树上了,否则将他们合并,记录一下sum++。这里的sum可以表示用来构建树的边,也可以表示在树上的节点数-1。总之当sum==节点数-1时就说明最小树已经构建完成,这时用过的边们是一种最小生成树的方案,最后一次加入的那个边的边权是这个图的最小生成树的最大边权。

    比如洛谷上的这道题

    要求每个村庄之间都能互相到达,说明至少要做一个树。又问最快什么时候通车,那就是最小生成树了。那么本题题意就是求最小生成树的最大边权,是一个模板题。用上面的策略可解。

    using namespace std;
    int i;
    int m,n,sum;
    int fa[1010];
    struct lu
    {
        int x,y;
        int t;
    }o[100000];
    bool Orz(lu a,lu b)
    {
        return a.t<b.t;
    }
    int get(int x)
    {
        if(x==fa[x])return x;        
        return fa[x]=get(fa[x]);
    }
    void hebing(int x,int y)
    {
        x=get(x),y=get(y);
        fa[x]=y;
    }
    int main()
    {
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(NULL);
    cout.tie(NULL);
    //freopen("123.in","r",stdin);
    //freopen("123.out","w",stdout);
        cin>>n>>m;
        for(i=1;i<=m;i++)
            cin>>o[i].x>>o[i].y>>o[i].t;
        sort(o+1,o+1+m,Orz);
        for(i=1;i<=n;i++)
            fa[i]=i;
        for(i=1;i<=m;i++)
            if(get(o[i].x)!=get(o[i].y))
            {
                hebing(o[i].x,o[i].y);
                sum++;
                if(sum==n-1)
                {
                    cout<<o[i].t;
                    return 0;
                }
            }
        cout<<-1;
    }

    最后分享一下从书中翻到的模板好了:

    int fa[?];
    int get(int x)
    {
        if(x==fa[x])return x;        
        return fa[x]=get(fa[x]);//路径压缩
    }
    void hebing(int x,int y)
    {
        fa[get(x)]=get(y);
    }


     

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