目录
1.概念
2.并查集的优化
1.路径压缩(Path Compression)
1)隔代压缩:
2)完全压缩:
2.按秩合并
1.概念
并查集:用于判断一对元素是否相连,它们的关系是动态添加(一边查询一边合并)的,这一类叫做动态连通性问题
作用:支持元素的合并、查询是否在同一个集合
合并:将一个集合的根节点指向另一个集合的根节点,当根结点相同就说明在同一个集合中
数据结构:数组或哈希表;表示节点指向的父节点,初始化时指向自己
2.并查集的优化
1.路径压缩(Path Compression)
核心思想:只关心两个顶点的连通性,而不关心两个顶点之间的距离
为了避免并查集所表示的树形结构高度过高,影响查询性能,我们在查询的过程中使用路径压缩将不同变量转换为同一个变量,从而降低树的高度
1)隔代压缩:
将一个节点指向它的父节点的父节点,然后对该节点新的父节点执行隔代压缩,令其指向它的父节点的父节点,依次类推直到指向根节点(体现了核心思想:只关注连通性,不关注如何连通的)
压缩前 压缩后
代码实现:
//parent[a] = b,表示:结点 a 的(直接)父亲结点是 b
//隔代压缩
public int find(int x){
while(x != parent[x]){
parent[x] = parent[parent[x]];
x = parent[x];
}
return x;
}
2)完全压缩:
将节点到根节点沿途经过的节点都指向根节点;
如下图:在查询节点4的根节点的同时,将节点4到根节点的沿途所有节点的父亲节点都指向根节点,特殊情况下,根节点的父节点就是根节点自己;从而使得路径压缩后的树的高度均为2
压缩前 压缩后
代码实现:需要借助递归算法
//完全压缩
public int find(int x){
if(parent[x] != x){
parent[x] = find(parent[x]);
}
return parent[x];
}
一般来说:完全压缩的效率并不如隔代压缩,且隔代压缩多执行几次也能够达到完全压缩的效果
2.按秩合并
核心思想:合并过程中,将高度较小的树的根节点指向高度较大的根节点,从而避免合并后树的高度增加
秩:以当前节点为根节点的树的高度;或者是以当前节点为根节点的树的节点的个数
注意:当同时使用路径压缩和按秩合并时,难以维护秩的准确定义,因此一般不维护;且合并与查询的时间复杂度接近O(1)