并查集(Union-Find Sets)是一种简单的树形结构,主要用于解决不相交集合的合并和元素分组查询问题,并查集主要支持两种操作:
合并(Union):将两个元素合并到同一个集合中。
查询(Find):查询某个元素所在的集合。
并查集的实现原理非常简单,假设每个元素都是树中的一个节点,每个节点都维护一个指向自己父节点的指针,初始情况下,每个节点的父节点都指向自己,合并两个集合中的元素的时候,只需要不断向上查找,找到两个元素各自的父节点后,将其中一个节点的父节点指向另外一个父节点即可。查找元素所在的集合,只需要不断向上查找,直到找到根节点,根节点元素就是所在集合的标识。下面我们给出简单的find
和union
的实现过程。
//用来维护每个顶点对应的集合标识,初始情况下,每个元素的集合都为当前元素
int[] parent;
//初始化集合
public void init(int size){
parent = new int[size];
for (int i = 0; i < parent.length; i++) {
parent[i] = i;
}
}
//递归查找父节点,进行路径压缩,并返回根节点
public int find(int x) {
if (x != parent[x]) {
parent[x] = find(parent[x]);
}
return parent[x];
}
//合并两个集合
public void union(int a, int b) {
parent[find(a)] = find(b);
}
//判断两个元素是否在一个集合中
public boolean isConnected(int a, int b) {
int A = find(a);
int B = find(b);
return A==B;
}
通过上面的代码我们可以发现,并查集其实是一种非常简单高效的算法,整个算法过程非常容易理解,经常用来处理一些不相交集合的合并及查询问题。
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