算法笔记/USACO Guide GOLD金组Graphs并查集Disjoint Set Union

是什么

并查集 (DSU) 数据结构能够向图添加边并测试图的两个顶点是否相连。它将两个集合合并,再询问两个元素是否在一个集合当中。

复制代码
以下是 DSU 的实现。它利用从小到大合并和路径压缩快速执行并集查找。由于真实实践非常简单,他可以用来代替用于计算连接组件的 DFS。
cpp 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

class DisjointSets {
  private:
	vector<int> parents;
	vector<int> sizes;

  public:
	DisjointSets(int size) : parents(size), sizes(size, 1) {
		for (int i = 0; i < size; i++) { parents[i] = i; }
	}

	/** @return the "representative" node in x's component */
	int find(int x) { return parents[x] == x ? x : (parents[x] = find(parents[x])); }

	/** @return whether the merge changed connectivity */
	bool unite(int x, int y) {
		int x_root = find(x);
		int y_root = find(y);
		if (x_root == y_root) { return false; }

		if (sizes[x_root] < sizes[y_root]) { swap(x_root, y_root); }
		sizes[x_root] += sizes[y_root];
		parents[y_root] = x_root;
		return true;
	}

	/** @return whether x and y are in the same connected component */
	bool connected(int x, int y) { return find(x) == find(y); }
};

Topological Sort 拓扑排序

复制代码
有向图由只能沿一个方向遍历的边组成。此外,非循环图定义了一种不包含环的图,因此,它无法遍历一条或多条边并返回到开始的节点。将这些定义放在一起,有向无环图(有时缩写为 DAG)是一种具有只能在一个方向上遍历的边并且不包含环的图。

一个拓扑排序的一个有向无环图是其顶点的线性排序,使得对于每个有向边u到v从顶点u到顶点 v,序列中u会出现在v之前。

cpp 复制代码
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>

using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;

vector<int> top_sort;
vector<vector<int>> graph;
vector<bool> visited;

void dfs(int node) {
	for (int next : graph[node]) {
		if (!visited[next]) {
			visited[next] = true;
			dfs(next);
		}
	}
	top_sort.push_back(node);
}

int main() {
	int n, m;  // The number of nodes and edges respectively
	std::cin >> n >> m;

	graph = vector<vector<int>>(n);
	for (int i = 0; i < m; i++) {
		int a, b;
		std::cin >> a >> b;
		graph[a - 1].push_back(b - 1);
	}

	visited = vector<bool>(n);
	for (int i = 0; i < n; i++) {
		if (!visited[i]) {
			visited[i] = true;
			dfs(i);
		}
	}
	std::reverse(top_sort.begin(), top_sort.end());

	vector<int> ind(n);
	for (int i = 0; i < n; i++) { ind[top_sort[i]] = i; }

	// Check if the topological sort is valid
	bool valid = true;
	for (int i = 0; i < n; i++) {
		for (int j : graph[i]) {
			if (ind[j] <= ind[i]) {
				valid = false;
				goto answer;
			}
		}
	}
answer:;

	if (valid) {
		for (int i = 0; i < n - 1; i++) { cout << top_sort[i] + 1 << ' '; }
		cout << top_sort.back() + 1 << endl;
	} else {
		cout << "IMPOSSIBLE" << endl;
	}
}
相关推荐
折哥的程序人生 · 物流技术专研20 分钟前
Java面试85题图解版 · 特别篇:2026后端高频面试题复盘(算法底层逻辑+高并发架构设计全解析,附Java实战代码)
java·网络·数据库·算法·面试
AOwhisky22 分钟前
Redis 学习笔记(第三期):持久化与主从复制
运维·数据库·redis·笔记·学习·云计算
问心无愧051325 分钟前
ctf show web入门160 161
前端·笔记
玖玥拾1 小时前
C/C++ 基础笔记(十四)多态与模板编程
c语言·c++·多态·模板
想吃火锅10052 小时前
【leetcode】14.最长公共前缀js
算法·leetcode·职场和发展
Tbisnic2 小时前
AI大模型学习第十一天:技术选型、安全防护与金融实战
python·学习·ai·大模型·提示词工程
Roann_seo%2 小时前
C++文件操作完全指南:从文本读写到二进制文件处理
开发语言·c++
AI工具挖掘机2 小时前
Codex 桌面版上手:从安装到自己开发首个小游戏,0 基础快速入门,手把手教学
经验分享·ai·ai编程
坚果派·白晓明3 小时前
【鸿蒙PC】SDL3 适配:AtomCode + Skills 快速集成 NAPI 测试工具
c++·华为·ai编程·harmonyos·atomcode
云絮.3 小时前
数据库操作
数据库·mysql·算法·oracle