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 isConnected[i][j] = 1
表示第 i
个城市和第 j
个城市直接相连,而 isConnected[i][j] = 0
表示二者不直接相连。
返回矩阵中 省份 的数量。(即求图的连通分量个数)
方法一:深搜:
遍历所有城市,对于每个城市,如果该城市尚未被访问过,则从该城市开始深度优先搜索,通过矩阵 isConnected\textit{isConnected}isConnected 得到与该城市直接相连的城市有哪些,这些城市和该城市属于同一个连通分量,然后对这些城市继续深度优先搜索,直到同一个连通分量的所有城市都被访问到,即可得到一个省份。遍历完全部城市以后,即可得到连通分量的总数,即省份的总数。
注意对每个城市均要进行dfs。函数中使用一层循环,每个城市进行dfs。
class Solution {
public:
void dfs(vector<vector<int>>& isConnected, vector<int>& visited, int cities, int i) {
for (int j = 0; j < cities; j++) {
if (isConnected[i][j] == 1 && !visited[j]) {
visited[j] = 1;
dfs(isConnected, visited, cities, j);
}
}
}
int findCircleNum(vector<vector<int>>& isConnected) {
int cities = isConnected.size();
vector<int> visited(cities);
int provinces = 0;
for (int i = 0; i < cities; i++) {
if (!visited[i]) {
dfs(isConnected, visited, cities, i);
provinces++;
}
}
return provinces;
}
};
非递归版本:
class Solution {
public:
int findCircleNum(vector<vector<int>>& isConnected) {
stack<int>s;
vector<int> visited(isConnected.size(),0);
int res=0;
for(int i=0;i<isConnected.size();i++)
{
if(!visited[i])
{
s.push(i);
while(!s.empty())
{
int temp=s.top();
visited[temp]=1;
s.pop();
for(int j=0;j<isConnected.size();j++)
{
if(isConnected[temp][j]&&!visited[j])
{
s.push(j);
}
}
}
res++;
}
}
return res;
}
};
方法二:广搜
也可以通过广度优先搜索的方法得到省份的总数。对于每个城市,如果该城市尚未被访问过,则从该城市开始广度优先搜索,直到同一个连通分量中的所有城市都被访问到,即可得到一个省份。
class Solution {
public:
int findCircleNum(vector<vector<int>>& isConnected) {
int cities = isConnected.size();
vector<int> visited(cities);
int provinces = 0;
queue<int> Q;
for (int i = 0; i < cities; i++) {
if (!visited[i]) {
Q.push(i);
while (!Q.empty()) {
int j = Q.front(); Q.pop();
visited[j] = 1;
for (int k = 0; k < cities; k++) {
if (isConnected[j][k] == 1 && !visited[k]) {
Q.push(k);
}
}
}
provinces++;
}
}
return provinces;
}
};
方法三:并查集
计算连通分量数的另一个方法是使用并查集。初始时,每个城市都属于不同的连通分量。遍历矩阵 isConnected\textit{isConnected}isConnected,如果两个城市之间有相连关系,则它们属于同一个连通分量,对它们进行合并。
遍历矩阵 isConnected\textit{isConnected}isConnected 的全部元素之后,计算连通分量的总数,即为省份的总数。
class Solution {
public:
int Find(vector<int>& parent, int index) {
if (parent[index] != index) {
parent[index] = Find(parent, parent[index]);
}
return parent[index];
}
void Union(vector<int>& parent, int index1, int index2) {
int parent1=Find(parent,index1);
int parent2=Find(parent,index2);
if(parent1!=parent2)parent[parent1]=parent2;//将index1祖先挂到index2下
return;
}
int findCircleNum(vector<vector<int>>& isConnected) {
int cities = isConnected.size();
vector<int> parent(cities);
for (int i = 0; i < cities; i++) {
parent[i] = i;
}
for (int i = 0; i < cities; i++) {
for (int j = i + 1; j < cities; j++) {
if (isConnected[i][j] == 1) {
Union(parent, i, j);
}
}
}
int provinces = 0;
for (int i = 0; i < cities; i++) {
if (parent[i] == i) {
provinces++;
}
}
return provinces;
}
};
注:关于并查集:由一个parent数组,一个find和一个join函数实现。
初始时所有节点的父节点均为自身。随着不断加入,父节点随之变化。
find函数中对并查集做了优化,即找到当前节点的最终父节点后,并没有直接返回,而是更新parent数组,将当前节点直接挂在父节点的下方,目的是形成一个父节点,下一层全是叶子节点直接挂在父节点上,加快查找速度。可避免多次加入后树的深度过大。
自己的代码:
unordered_set<int>set;
for (int i = 0; i < isConnected.size(); i++)
{
if (set.find(find(i)) == set.end())
set.insert(find(i));
}
没有像官方题解考虑的那么好,使用一个set,判断总共有多少个父亲。
注意set在find的时候一定要传入find(i),而不能parent[i],因为当前i可能并不是直接挂在其祖先上的,中间可能隔了几层,所以需要find(i)来找出其真正的祖先节点并插入set。