【poj-1182】食物链 并查集

本文介绍了一个有趣的问题,即如何通过一系列描述来判断关于N个动物所说的话中哪些是真哪些是假。通过并查集算法实现对动物间食物链关系的判断。
食物链
Time Limit: 1000MS Memory Limit: 10000K
Total Submissions: 66802 Accepted: 19713

Description

动物王国中有三类动物A,B,C,这三类动物的食物链构成了有趣的环形。A吃B, B吃C,C吃A。 
现有N个动物,以1-N编号。每个动物都是A,B,C中的一种,但是我们并不知道它到底是哪一种。 
有人用两种说法对这N个动物所构成的食物链关系进行描述: 
第一种说法是"1 X Y",表示X和Y是同类。 
第二种说法是"2 X Y",表示X吃Y。 
此人对N个动物,用上述两种说法,一句接一句地说出K句话,这K句话有的是真的,有的是假的。当一句话满足下列三条之一时,这句话就是假话,否则就是真话。 
1) 当前的话与前面的某些真的话冲突,就是假话; 
2) 当前的话中X或Y比N大,就是假话; 
3) 当前的话表示X吃X,就是假话。 
你的任务是根据给定的N(1 <= N <= 50,000)和K句话(0 <= K <= 100,000),输出假话的总数。 

Input

第一行是两个整数N和K,以一个空格分隔。 
以下K行每行是三个正整数 D,X,Y,两数之间用一个空格隔开,其中D表示说法的种类。 
若D=1,则表示X和Y是同类。 
若D=2,则表示X吃Y。

Output

只有一个整数,表示假话的数目。

Sample Input

100 7
1 101 1 
2 1 2
2 2 3 
2 3 3 
1 1 3 
2 3 1 
1 5 5

Sample Output

3

题目有个坑啊啊x<0||x>=n||y<0||y>=n 也要算上

带rank的

#include<stdio.h>
#define MAX_N 200000
int par[MAX_N]; 
int rank[MAX_N];  
  
void init(int n){  
    for(int i=0;i<n;i++)
        par[i]=i,rank[i]=0;  
}  
  
int find(int u){  
    return par[u] == u ? par[u] : par[u] = find(par[u]);  
}  
  
void unite(int x,int y){  
    x=find(x);  
    y=find(y);  
    if(x==y) return ;  
    if(rank[x]<rank[y])  
        par[x]=y;  
    else{  
        par[y]=x;  
        if(rank[x]==rank[y]) rank[x]++;  
    }  
}  
bool same(int x,int y){
	return find(x)==find(y);
}
int main()
{
	int n,k,o,x,y;
	scanf("%d%d",&n,&k);
		init(n*3);int ans=0;
		while(k--){
			scanf("%d%d%d",&o,&x,&y);
			x--,y--;
			if(x<0||x>=n||y<0||y>=n){
				ans++;
				continue;
			}
			if(o==1){
				if(same(x,y+n)||same(x,y+n*2)) ans++;
				else{
					unite(x,y);
					unite(x+n,y+n);
					unite(x+n*2,y+n*2);
				}
			}else{
				if(same(x,y)||same(x,y+n*2)) ans++;
				else{
					unite(x,y+n);
					unite(x+n,y+n*2);
					unite(x+n*2,y);
				}
			}
		}
		printf("%d\n",ans);
	return 0;
}

不带rank的

#include<stdio.h>
#define MAX_N 160000
int par[MAX_N];
void init(int n) {
	for (int i = 0; i <= n;i++) par[i]=i;
}
int find(int u) {
	return par[u] == u ? u : par[u] = find(par[u]);
}
void unite(int x, int y) {
	par[find(y)] = find(x);
}
bool same(int x,int y){
	return find(x)==find(y);
}
int main()
{
	int n,k,o,x,y;
	scanf("%d%d",&n,&k);
		init(n*3);int ans=0;
		while(k--){
			scanf("%d%d%d",&o,&x,&y);
			x--,y--;
			if(x<0||x>=n||y<0||y>=n){
				ans++;
				continue;
			}
			if(o==1){
				if(same(x,y+n)||same(x,y+n*2)) ans++;
				else{
					unite(x,y);
					unite(x+n,y+n);
					unite(x+n*2,y+n*2);
				}
			}else{
				if(same(x,y)||same(x,y+n*2)) ans++;
				else{
					unite(x,y+n);
					unite(x+n,y+n*2);
					unite(x+n*2,y);
				}
			}
		}
		printf("%d\n",ans);
	return 0;
}



### 并查集算法的时间复杂度分析 并查集是一种高效的用于处理集合合并与查询的算法。在POJ 1182 食物链问题中,使用了并查集来判断动物之间的关系,并且通过路径压缩和按秩合并等优化手段,可以极大地提高算法的效率。 #### 路径压缩的影响 路径压缩是并查集中一种重要的优化技术,它能够将查找过程中经过的所有节点直接连接到根节点上。这种操作使得后续查找的时间复杂度接近于常数[^1]。具体来说,路径压缩后的查找操作时间复杂度可以用阿克曼函数的反函数 \( \alpha(n) \) 来表示,其中 \( n \) 是集合中的元素个数。阿克曼函数的增长速度极慢,因此 \( \alpha(n) \) 在实际应用中几乎可以视为常数。 ```python def Find(x): if x != par[x]: par[x] = Find(par[x]) # 路径压缩 return par[x] ``` #### 按秩合并的作用 按秩合并是一种优化策略,它通过将较小的树合并到较大的树上来减少树的高度。这种方法结合路径压缩后,可以进一步降低操作的时间复杂度[^2]。在实际实现中,可以通过维护一个数组 `rank` 来记录每个集合的深度,并在合并时选择深度较小的树挂接到深度较大的树上。 ```python def Union(x, y): rootX = Find(x) rootY = Find(y) if rootX != rootY: if rank[rootX] > rank[rootY]: par[rootY] = rootX elif rank[rootX] < rank[rootY]: par[rootX] = rootY else: par[rootY] = rootX rank[rootX] += 1 ``` #### 时间复杂度总结 对于 POJ 1182 食物链问题,假设总共有 \( n \) 个动物和 \( m \) 条关系,则初始化并查集的时间复杂度为 \( O(n) \),每次查找或合并操作的时间复杂度为 \( O(\alpha(n)) \)[^2]。由于 \( \alpha(n) \) 的增长极其缓慢,在实际情况下可以认为其为常数。因此,整个算法的时间复杂度主要由关系数量 \( m \) 决定,最终的时间复杂度为 \( O(m \cdot \alpha(n)) \)[^1]。 ### 代码示例 以下是一个完整的并查集实现,适用于 POJ 1182 食物链问题: ```python class UnionFind: def __init__(self, n): self.par = list(range(3 * n)) self.rank = [0] * (3 * n) def Find(self, x): if self.par[x] != x: self.par[x] = self.Find(self.par[x]) return self.par[x] def Union(self, x, y): rootX = self.Find(x) rootY = self.Find(y) if rootX != rootY: if self.rank[rootX] > self.rank[rootY]: self.par[rootY] = rootX elif self.rank[rootX] < self.rank[rootY]: self.par[rootX] = rootY else: self.par[rootY] = rootX self.rank[rootX] += 1 def Same(self, x, y): return self.Find(x) == self.Find(y) ```
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