【转】dsu on tree

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04-06
### Disjoint Set Union (DSU) 数据结构解释 Disjoint Set Union (简称 DSU),也被称为并查集,是一种用于处理动态连通性的高效数据结构。它主要用于解决集合的合并与查询问题,特别是在图论中的连通分量分析方面非常有用。 #### 基本操作 DSU 支持两种主要的操作: 1. **Find**: 查找某个元素所属的集合。 2. **Union**: 合并两个不同的集合。 这两种操作的时间复杂度接近于常数时间 \(O(\alpha(n))\),其中 \(\alpha(n)\) 是反阿克曼函数,在实际应用中可以认为是一个很小的常数值[^1]。 #### 实现细节 以下是基于路径压缩和按秩合并优化的经典 DSU 实现: ```python class DSU: def __init__(self, size): self.parent = list(range(size)) self.rank = [0] * size def find(self, x): if self.parent[x] != x: self.parent[x] = self.find(self.parent[x]) # 路径压缩 return self.parent[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.parent[rootX] = rootY elif self.rank[rootX] > self.rank[rootY]: self.parent[rootY] = rootX else: self.parent[rootY] = rootX self.rank[rootX] += 1 ``` 上述代码通过 `find` 函数实现了路径压缩技术,而 `union` 函数则采用了按秩合并策略来进一步提升性能[^4]。 #### 应用场景 DSU 广泛应用于以下领域: - 图的连通性检测:判断无向图中有多少个连通分量。 - 动态集合管理:实时维护一组不相交的子集,并支持快速查找与合并。 - Kruska算法:在最小生成树计算过程中,利用 DSU 来避免形成环路[^3]。 #### 性能优势 由于其高效的运行时间和简单的实现方式,DSU 成为了许多竞赛编程以及工业级解决方案中的首选工具之一。尤其是在大规模数据集中表现尤为突出[^2]。
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