[并查集学习] poj1182食物链

并查集的实现:(参考挑战程序设计竞赛)

int par[MAX_N];//父亲
int Rank[MAX_N];//秩

//初始化n个元素
void init(int n)
{
    for (int i = 0; i < n; ++i)
    {
        par[i]=i;
        Rank[i]=0;
    }
}

//查询树根
int find(int x)
{
    if (par[x]==x)
        return x;
    else
        return par[x]=find(par[x]);
}

//合并x和y所属集合
//Rank小的连在Rank大的根节点上,避免树退化的情况
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]++;
    }
}

//判断x和y是否在同一集合
bool isSame(int x,int y)
{
    return find(x)==find(y);
}

这是一种较为基本的实现方法,par数组储存父节点,Rank数组储存树的高度

warning1:std::rank是stl中的函数,如果使用using namespace std,此处不能再使用rank命名。

warning2:并查集的实现有多种技巧,此处用了两个数组分别储存父节点和树高度,但实际上可以将根节点值赋为树高度的相反数,可以节约空间,此处不实现。

warning3:将Rank小的连在Rank大的根节点上,避免树退化的情况,参见平衡树。

学习例题poj1182食物链



x和y不止可能属于同一类,还可能有捕食关系,所以储存关系的数据结构不是十分明显。

对于每只动物i创建3个元素i-A,i-B,i-C分别代表i属于A,B,C种类,用3n个元素建立并查集,该并查集里的每一个组表示组内所有元素代表的情况同时发生或者不发生,比如i-A和j-B在同一个组,说明如果i属于A则j一定属于B,或者同时不属于。

x和y属于同一种类时,合并x-A和y-A,x-B和y-B,x-C和y-C。

x吃y时,合并x-A和y-B,x-B和y-C,x-C和y-A。

合并前要判断是否会产生矛盾。

AC代码如下

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<iostream>
#include<string>
#include<algorithm>

using namespace std;

const int MAX_N=200000;

int par[MAX_N];//父亲
int Rank[MAX_N];//秩

//初始化n个元素
void init(int n)
{
    for (int i = 0; i < n; ++i)
    {
        par[i]=i;
        Rank[i]=0;
    }
}

//查询树根
int find(int x)
{
    if (par[x]==x)
        return x;
    else
        return par[x]=find(par[x]);
}

//合并x和y所属集合
//Rank小的连在Rank大的根节点上,避免树退化的情况
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]++;
    }
}

//判断x和y是否在同一集合
bool isSame(int x,int y)
{
    return find(x)==find(y);
}

int T[MAX_N],X[MAX_N],Y[MAX_N];
int n,k;

int main()
{
    cin>>n>>k;

    init(n*3);

    for (int i = 0; i < k; ++i)
    {
        scanf("%d%d%d",&T[i],&X[i],&Y[i]);
    }

    int ans=0;
    for (int i = 0; i < k; ++i)
    {
        int t=T[i];
        int x=X[i]-1,y=Y[i]-1;//将输入限定在0到N-1

        //编号不正确
        if (x<0||x>=n||y<0||y>=n)
        {
            ans++;
            continue;
        }

        if (t==1)
        {
            //x和y属于同一类
            if (isSame(x,y+n)||isSame(x,y+2*n))
            {
                ans++;
            }
            else
            {
                unite(x,y);
                unite(x+n,y+n);
                unite(x+2*n,y+2*n);
            }
        }
        else
        {
            //x吃y
            if (isSame(x,y)||isSame(x,y+2*n))
            {
                ans++;
            }
            else
            {
                unite(x,y+n);
                unite(x+n,y+2*n);
                unite(x+2*n,y);
            }
        }
    }

    printf("%d\n",ans);

    return 0;
    
}

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