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C++利用map實現並查集

並查集(Union-Find)是一種樹型的資料結構,用於處理一些不相交集合(Disjoint Sets)的合併及查詢問題。 並查集存在兩個操作(1.Union 聯合 2.finddeputy 查詢代表結點) 和一個需要解答的問題( issameset 是否 在一個集合中,或者說是否有同一個代表結點)。

利用map實現主要通過兩個map的物件 ,一個map<data,data>型別的fathermap,關鍵字為子結點,值為其父結點(父結點不一定就是代表結點),當我們需要查詢兩個兩個元素是否在一個集合中時,只需一直向上找(函式finddupty),在找的過程中,會壓縮路徑,把沿途經過的結點直接掛在其代表結點下,看是否有共同的代表結點;

一個map<data,int>型別的sizemap,key為結點,value為其子結點的個數(這個個數只對代表結點有效,子結點無效),主要用處是在合併(union)時將子結點較少的代表結點掛在子結點代表較多的代表結點下,且sizemap中父結點對應的value要加上子結點較少的代表的結點個數。

程式碼如下:

#include<map>
#include<list>
#include<iostream>
using namespace std;
 
template<typename data>
class Unionfindset{
public:
  void makesets(list<data> nodes)
  {
    fathermap.clear();
    sizemap.clear();
    for(auto node:nodes)
    {
      fathermap[node]=node;
      sizemap[node]=1;      
    }
  }
 
//尋找代表結點,且路徑壓縮
  data findduputy(data node)
  {
    data father=fathermap[node];
    if(father!=node)
    {
      return findduputy(father);
    }
    fathermap[node]=father;
    return father;
  }  
  
  void Union(data a,data b)
  {
    data ahead=findduputy(a);
    data bhead=findduputy(b);
    if(ahead!=bhead)
    {
      data asize=sizemap[a];
      data bsize=sizemap[b];
      if(asize<bsize)
      {
        fathermap[a]=b;
        sizemap[b]=bsize+asize;
      }
      else  
      {
        fathermap[b]=a;
        sizemap[a]=bsize+asize;
      }   
    }    
  }  
 
  bool issameset(data a,data b)
  {
    return findduputy(a)==findduputy(b);
  }
 
private:
  map<data,data> fathermap;
  map<data,data> sizemap;
};

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