高阶数据结构并查集

目录：

• 并查集的概念
• • 代码实现
• LeetCode例题

并查集的概念

将n个不同的元素划分成一些不相交的集合。开始时，每个元素自成一个单元元素集合，然后按一定的规律将归于同一组元素的集合合并。在此过程中反复遇到查询某一个元素属于那个集合的运算，这种抽象的数据类型称为并查集。
主要思想：用集合中的一个元素代表集合。

代码实现

#include<iostream>
#include<vector>
class UnionFindSet
{
public:
	UnionFindSet(size_t n)//构造函数
		:_ufs(n,-1)
	{}
	void Union(int x1,int x2)//合并根
	{
		int root1 = FindRoot(x1);
		int root2 = FindRoot(x2);
		if (root1 == root2)//如果本身在一个集合就没必要合并了	
			return;
			
		_ufs[root1] += _ufs[root2];//2个下标相加
		_ufs[root2] = root1;//存一下根的下标
		
	}
	int FindRoot(int x)//查找根
	{ 
		int parent = x;
		while (_ufs[parent] >= 0)//说明不是根
		{
			parent = _ufs[parent];
		}
		return parent;//f返回的编号是负数就是根
	}
	bool InSet(int x1, int x2)
	{
		return FindRoot(x1) == FindRoot(x2);//相等说明同一个根在同一个集合
	}
	size_t SetSize()//有几个集合
	{
		size_t size = 0;
		for (size_t i = 0; i < _ufs.size(); ++i)
		{
			if (_ufs[i] < 0)//判断有几个负数就有几个集合,因为负数是根
			{
				++size;
			}
		}
		return size;
	}

private:
	vector<int> _ufs;//编号找人 
};

LeetCode例题

例题一：

116. 省份数量

有 n 个城市，其中一些彼此相连，另一些没有相连。如果城市 a 与城市 b 直接相连，且城市 b 与城市 c 直接相连，那么城市 a 与城市 c 间接相连。省份是一组直接或间接相连的城市，组内不含其他没有相连的城市。给你一个 n x n 的矩阵 isConnected ，其中 isConnectedij = 1 表示第 i 个城市和第 j 个城市直接相连，而 isConnectedij = 0 表示二者不直接相连。返回矩阵中省份的数量。

示例 1：

输入：isConnected = \[1,1,0,1,1,0,0,0,1]

输出：2

示例 2：

输入：isConnected = \[1,0,0,0,1,0,0,0,1]

输出：3

提示：

1 <= n <= 200

n == isConnected.length

n == isConnectedi.length

isConnectedij 为 1 或 0

isConnectedii == 1

isConnectedij == isConnectedji

代码解答：

class Solution {
public:
    int findCircleNum(vector<vector<int>>& isConnected) {
      vector<int> ufs(isConnected.size(),-1);
      //手动函数
      auto findRoot=[&ufs](int x)
      {
         while(ufs[x]>=0)//是负数才是根
         
             x=ufs[x];
             return x;    
      };
      for(size_t i=0;i<isConnected.size();++i)
      {
          for(size_t j=0;j<isConnected[i].size();++j)
          {
              if(isConnected[i][j]==1)
              {
                  //合并集合
                 int root1=findRoot(i);
                 int root2=findRoot(j);
                 if(root1!=root2)
                 {
                     ufs[root1]+=ufs[root2];
                     ufs[root2]=root1;//root2变成root1的孩子,root2的下标存的是root1是0
                 }

              }
          }
      }
         int n=0;
         for(auto e: ufs)
         {
             if(e<0)
             ++n;
         }
         return n;
    }
};

例题二：

990. 等式方程的可满足性

给定一个由表示变量之间关系的字符串方程组成的数组，每个字符串方程 equationsi 的长度为 4，并采用两种不同的形式之一："a等于b" 或 "a!=b"。在这里，a 和 b 是小写字母（不一定不同），表示单字母变量名。只有当可以将整数分配给变量名，以便满足所有给定的方程时才返回 true，否则返回 false。

代码解答：

class Solution {
public:
    bool equationsPossible(vector<string>& equations) {
        vector<int> ufs (26,-1);//26个字母的映射关系
        auto findRoot=[&ufs](int x)
        {
           while(ufs[x]>=0)
           x=ufs[x];
           return x;
        };
        for(auto& str: equations)
        {
          if(str[1]=='=')
          {
              int root1=findRoot(str[0]-'a');
              int root2=findRoot(str[3]-'a');
               if(root1!=root2)
               {
                   ufs[root1]+=ufs[root2];
                   ufs[root2]=root1;//root2变成root1的孩子
               }         
          }
          
        }
//判断不相等的在不在一个集合，在就相悖并返回false
           for(auto& str: equations)
        {
          if(str[1]=='!')
          {
              int root1=findRoot(str[0]-'a');
              int root2=findRoot(str[3]-'a');
               if(root1==root2)
               {
                 return false;
               }             
          }

        }
     return true;
    }
};