并查集(Union-Find)是解决动态连通性问题的一类非常高效的数据结构。
动态连通性
可以想象一张地图上有很多点,有些点之间是有道路相互联通的,而有些点则没有。如果我们现在要从点A走向点B,那么一个关键的问题就是判断我们能否从A走到B呢?换句话说,A和B是否是连通的。这是动态连通性最基本的诉求。现在给出一组数据,其中每个元素都是一对“点”,代表这对点之间是联通的,我们需要设计一个算法,让计算机依次读取这些数据,最后判断出其中任意两点是否连通。注意,并查集所涉及的动态连通性只是考虑“是否连通”这一二值判别问题,而不涉及连通的路径到底是什么。
举个例子,比如下图。为了简单起见,我们以整数 0~9 表示图中的10个点,然后给出两两连通的数据如下:[(4, 3), (3, 8), (6, 5), (9, 4), (2, 1), (8, 9), (5, 0), (7, 2), (6, 1), (6, 7)]
现在,“并”的操作可以这样来描述:观察第一个点对(4,3)(4,3),于是先找到点4和3,发现所在组别不一样,再将点4和3的组别都变成3(当然都变成4也行,这个随意设计),然后就产生了如下的表:
element | 0 | 1 |
---|