并查集

一、并查集用来解决什么问题?

  • 合并两个集合

  • 判断两个元素是不是在同一个集合中

二、基本原理

每个集合用一棵树来表示。树根的编号就是整个集合的编号。每个节点存储它的父节点,p[x]表示x的父节点。

三、逻辑问题

  • 如何判断树根

    if (p[x] == x)

    对于树根来说,它的父节点就是它本身

  • 如何求x的集合编号

    while (p[x] != x) x = p[x]

    因为树根的编号就是整个集合的编号,所以找集合编号,就是找对应树根的编号

    如果当前元素不是树根,那么就让当前元素的父节点作为当前元素,一直递归下去

  • 如何合并两个集合:px是x的集合编号,py是y的集合编号

    p[x] = y

    只要让x的父节点指向y即可完成合并

四、优化

在求x的集合编号的过程中,如果x不是树根,那么会沿着父亲一直向上找,直至找到树根,这样就形成了一条从x到达树根的链条

这个时候,我们可以将这个链条上的所有元素的父节点都指向根节点,因为我们需要的是元素的根节点,而不是父节点

这个方法也叫做路径压缩

五、案例

一共有 n 个数,编号是 1∼n,最开始每个数各自在一个集合中。

现在要进行 mm 个操作,操作共有两种:

  1. M a b,将编号为 aa 和 bb 的两个数所在的集合合并,如果两个数已经在同一个集合中,则忽略这个操作;
  2. Q a b,询问编号为 aa 和 bb 的两个数是否在同一个集合中;

输入格式

第一行输入整数 n 和 m。

接下来 mm 行,每行包含一个操作指令,指令为 M a bQ a b 中的一种。

输出格式

对于每个询问指令 Q a b,都要输出一个结果,如果 aa 和 bb 在同一集合内,则输出 Yes,否则输出 No

每个结果占一行。

数据范围

1≤n,m≤105

输入样例:

4 5
M 1 2
M 3 4
Q 1 2
Q 1 3
Q 3 4

输出样例:

Yes
No
Yes

代码如下:

#include <iostream>

using namespace std;
const int N = 100010;
int p[N];//用来存放x的父节点
int n, m;

int find(int x) {// 返回x的祖先节点:采用路径压缩
    if(p[x] != x) p[x] = find(p[x]);
    return p[x];
}


int main() {
    scanf("%d%d", &n, &m);
    for(int i=1; i<=n; i++) {
        p[i] = i;
    }
    while(m--) {
        char op[2];
        int a, b;
        scanf("%s%d%d", op, &a, &b);
        if(op[0] == 'M') {
            p[find(a)] = find(b);
        }else {
            if(find(a) == find(b)) puts("Yes");
            else puts("No");
        }
    }
    return 0;
    
}
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