LintCode 432: Find the Weak Connected Component in the Directed Graph (并查集经典题)

本文探讨了如何在有向图中寻找弱连通分量的方法,主要介绍了使用并查集算法进行高效求解的过程。通过具体实例说明了并查集在处理此类问题上的优势,并提供了详细的代码实现。
  1. Find the Weak Connected Component in the Directed Graph

Find the number Weak Connected Component in the directed graph. Each node in the graph contains a label and a list of its neighbors. (a weak connected component of a directed graph is a maximum subgraph in which any two vertices are connected by direct edge path.)

Example
Example 1:

Input: {1,2,4#2,4#3,5#4#5#6,5}
Output: [[1,2,4],[3,5,6]]
Explanation:

  1----->2        3-->5
   \     |        ^
    \    |        |
     \   |        6
      \  v
       ->4

Example 2:

Input: {1,2#2,3#3,1}
Output: [[1,2,3]]
Clarification
graph model explaination:
https://www.lintcode.com/help/graph

Notice
Sort the elements of a component in ascending order.

解法1:Union-Find
这题最好用并查集做。用BFS/DFS也可以做,但因为是有向图,必须把有向链接转换成无向链接才行。为什么呢?
比如说Input: {1,2,4#2,4#3,5#4#5#6,5}
Output: [[1,2,4],[3,5,6]]
Explanation:

1----->2          3-->5
   \     |        ^
    \    |        |
     \   |        6
      \  v
       ->4

如果用BFS/DFS的话,到了3就找不到6了,所以没法知道3和6是一组。
注意:
1)merge()的写法要注意。特别是最后是father[fatherX]=fatherY。不能写成father[x]=fatherY,这样x是连到了fatherY,但是fatherX到fatherY的链接就断了。为了简单起见,可以将merge(int x, int y)写成这样的模板:

void merge (int x, int y) {
    int x = find(x);
    int y = find(y);
    if (x != y) father[x]=y;
}
  1. 当union完成后,以input={1,2,3,4#2,3#3#4}为例,其各个节点的father如下。
    1’s father is 3
    2’s father is 4
    3’s father is 4
    4’s father is 4
    此时并不能看出它们都是同一个father,所以最后的for循环里面还是必须用find(x)来找到各个节点的最上层祖宗,不能直接用father[x]。

  2. father在这里必须用map,不能直接用数组,因为label可能很大(不一定是1,2,3,4,5),另外也可能是负数。
    代码如下:

/**

  • Definition for Directed graph.
  • struct DirectedGraphNode {
  • int label;
    
  • vector<DirectedGraphNode *> neighbors;
    
  • DirectedGraphNode(int x) : label(x) {};
    
  • };
    */

class Solution {
public:
/*
* @param nodes: a array of Directed graph node
* @return: a connected set of a directed graph
/
vector<vector> connectedSet2(vector<DirectedGraphNode
> nodes) {
int n = nodes.size();

    //initialize, each node's father is itself
    for (auto node : nodes) {
        father[node->label] = node->label;
    }
    
    //union
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        for (auto neighbor : nodes[i]->neighbors) {
            merge(nodes[i]->label, neighbor->label);
        }
    }
    map<int, vector<int>> component; //father, children
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        int findFather = find(father[nodes[i]->label]);
        if (component.find(findFather) == component.end()) {
            component[findFather] = vector<int>();
        }
        
        component[findFather].push_back(nodes[i]->label); 
    }
    
    for (auto m : component) {
        result.push_back(m.second);
    }
    return result;
}

private:
map<int, int> father;
//vector father; //wrong, because label can be negative
vector<vector> result;

int find(int x) {
    if (x == father[x]) {
        return x;
    }
    father[x] = find(father[x]);
    return father[x];
}

void merge(int x, int y) {
    int fatherX = find(x);  //not fatherX = father[x];
    int fatherY = find(y);
    if (fatherX != fatherY) {
        father[fatherX] = fatherY;   //not father[y]
    }
}

};

本 PPT 介绍了制药厂房中供配电系统的总体概念与设计要点,内容包括: 洁净厂房的特点及其对供配电系统的特殊要求; 供配电设计的一般原则与依据的国家/行业标准; 从上级电网到工厂变电所、终端配电的总体结构与模块化设计思路; 供配电范围:动力配电、照明、通讯、接地、防雷与消防等; 动力配电中电压等级、接地系统形式(如 TN-S)、负荷等级与可靠性、UPS 配置等; 照明的电源方式、光源选择、安装方式、应急与备用照明要求; 通讯系统、监控系统在生产管理与消防中的作用; 接地与等电位连接、防雷等级与防雷措施; 消防设施及其专用供电(消防泵、排烟风机、消防控制室、应急照明等); 常见高压柜、动力柜、照明箱等配电设备案例及部分设计图纸示意; 公司已完成的典型项目案例。 1. 工程背景与总体框架 所属领域:制药厂房工程的公用工程系统,其中本 PPT 聚焦于供配电系统。 放在整个公用工程中的位置:与给排水、纯化水/注射用水、气体与热力、暖通空调、自动化控制等系统并列。 2. Part 01 供配电概述 2.1 洁净厂房的特点 空间密闭,结构复杂、走向曲折; 单相设备、仪器种类多,工艺设备昂贵、精密; 装修材料与工艺材料种类多,对尘埃、静电等更敏感。 这些特点决定了:供配电系统要安全可靠、减少积尘、便于清洁和维护。 2.2 供配电总则 供配电设计应满足: 可靠、经济、适用; 保障人身与财产安全; 便于安装与维护; 采用技术先进的设备与方案。 2.3 设计依据与规范 引用了大量俄语标准(ГОСТ、СНиП、SanPiN 等)以及国家、行业和地方规范,作为设计的法规基础文件,包括: 电气设备、接线、接地、电气安全; 建筑物电气装置、照明标准; 卫生与安全相关规范等。 3. Part 02 供配电总览 从电源系统整体结构进行总览: 上级:地方电网; 工厂变电所(10kV 配电装置、变压
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