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Find操作(函数在并查集中进行查找x元素,并返回包含x元素的树的根节点)
定义
并查集是一种简单的集合表示,支持以下三种操作:
1)Initial(S):将集合S中的每个元素都初始化为只有一个单元素的子集合。
2)Union(S,Root1,Roo2):把集合S中的子集合Root2并入子集合Root1。(要求Root1和Root2互不相交,否则不执行合并。)
3)Find(S,x):查找集合S中单元素x所在的子集合,并返回该子集和的根节点。
存储结构
通常用树(森林)的双亲表示作为并查集的存储结构
(如果对于双亲表示法不熟悉可以移步我的另一篇博客树的双亲表示法——c语言形式)
每个子集合以一棵树表示。所有表示子集合的树,共同组成表示全集合的森林,存放在双亲表示数组内。
通常用数组元素下标代表元素名
用根节点的下标代表子集合名
根节点的双亲结点为负数(此与树的双亲表示法相同)
例子
现假设有一个全集合S={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},对其进行初始化,既得到下图(a)所示的森林
每个元素(如0,1,2...)均单独构成一棵树,换句话说,刚刚初始化后形成的森林中树的数量等于集合元素的数量

前面提到,并查集的存储结构是树的双亲表示,故其初始化后的双亲表示如下图(b)所示
0,1,2... 均是集合元素,其下方的数值(图中所有元素对应的数值初始化后均为 -1)是其父节点在这个存储结构中的下标位置,因为他们都是一个元素单独构成一棵树,均没有父节点,故伪指针域指向空(即-1)
对于每个元素而言,其下标即对应数组下标,如元素 “0” 处于存储结构第一位,其下标就是0,后续元素的下标则就是2,3,4,....n-1 (假设共n个元素)
下标设定规则与数组相同 
假设经过一些计算之后,这些分散的子集合合并为三个更大的子集合
={0,6,7,8},
={1,4,9},
={2,3,5}
此时并查集的树形表示和存储结构如下图所示

此时共有三棵树,如图中(a)所示,三个根节点分别为:0,1,2,故其没有父节点,也就是说,他们指向父节点的伪指针应为空,如(b)中所示对应伪指针分别为-4,-3,-3
此处我们也可以举一下其他节点的例子,比如结点8,其父节点为0,而0对应的数组下标就是“0”,故(b)中结点8的伪指针即为“0”(注意""中的0指数组下标,而不是作为结点数据的0)
代码实现
并查集结构定义
#define SIZE 100int UFSets[SIZE]; //集合元素数组(双亲指针数组)
并查集初始化操作(S即为并查集)
void Initial(int S[]){ for(int i=0;i<size;i++) //每个由单个元素组成的集合 S[i]=-1;}
Find操作(函数在并查集中进行查找x元素,并返回包含x元素的树的根节点)
int Find(int S[],int x){ while(S[x]>=0) //循环寻找x元素的根 x=S[x]; return x; //根的S[]小于0}
判断两个元素是否属于同一集合,只需要判断两个元素的根节点是否相同即可
Union操作(函数求两个并不相交的子集合的并集)
void Union(int S[],int Root1,int Root2){//要求Root1与Root2不同,且表示子集合的名字(即根元素的数组下标) S[Root2]=Root1; //将根Root2连接到另一根Root1下面}
如果将两个元素所在集合进行合并,则需要找到两个元素的根节点(在上述代码中Root1,Root2 即为这两个元素对应根节点的数组下标)
并查集:概念、结构、操作及C语言实现
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