POJ并查集的题目汇总

POJ1611 The suspects题目描述：

有很多组学生，在同一个组的学生经常会接触，也会有新的同学的加入。但是SARS是很容易传染的，只要在改组有一位同学感染SARS，那么该组的所有同学都被认为得了SARS。现在的任务是计算出有多少位学生感染SARS了。假定编号为0的同学是得了SARS的。

解题思路---->显然并查集了。并查集的详细解释在可以点击 并查集（不相交集合）进行学习。采用num[]存储该集合中元素个数，并在集合合并时更新num[]即可。然后找出0所在的集合的根节点x，因此，num[x]就是answer了。

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#include
using namespace std;

const int MAXN = 30001; /*结点数目上线*/
int pa[MAXN];    /*p[x]表示x的父节点*/
int rank[MAXN];    /*rank[x]是x的高度的一个上界*/
int num[MAXN];/*num[]存储该集合中元素个数，并在集合合并时更新num[]即可*/

void make_set(int x)
{/*创建一个单元集*/
    pa[x] = x;
    rank[x] = 0;
    num[x] = 1;
}

int find_set(int x)
{/*带路径压缩的查找*/
    /*保存待查找的数*/
    int r = x, temp;
    /*找到根节点*/
    while(pa[r] != r) r = pa[r];
    while(x != r)
    {
        temp = pa[x];
        pa[x] = r;
        x = temp;
    }
    return x;
    //if(x != pa[x]) //注释掉的其实也是可以的，不过不想用递归来做啦
    //    pa[x] = find_set(pa[x]);
    //return pa[x];
}

/*按秩合并x，y所在的集合*/
void union_set(int x, int y)
{
    x = find_set(x);
    y = find_set(y);
    if(x == y)return ;
    if(rank[x] > rank[y])/*让rank比较高的作为父结点*/
    {
        pa[y] = x;
        num[x] += num[y];
    }
    else
    {
        pa[x] = y;
        if(rank[x] == rank[y])
            rank[y]++;
        num[y] += num[x];
    }
}

//answer to 1611
int main()
{
    int n, m, x, y, i, t, j;
    while(scanf("%d%d", &n, &m))
    {
        if(m==n && n == 0) break;
        if(m == 0)
        {
            cout << "1\n"; continue;
        }
        for(i = 0; i < n; i++)
            make_set(i);
        for(i = 0; i < m; i++)
        {
            scanf("%d", &t);
            scanf("%d", &x);
            for(j = 1; j < t; j++){
                scanf("%d", &y);
                union_set(x, y);
                x = y;
            }
        }
        x = find_set(0);/*找到0所在的树的树根*/
        //int ans = 0;
        //for(i = 0; i < n; i++)
        //    if(pa[i] == x)
        //        ans++;
        //cout << ans << endl;
        cout << num[x] << endl;
    }
    return 0;
}

POJ 2542 Ubiquitous Religions

　　题目描述：

世界上宗教何其多。假设你对自己学校的学生总共有多少种宗教信仰很感兴趣。学校有n个学生，但是你不能直接问学生的信仰，不然他会感到很不舒服的。有另外一个方法是问m对同学，是否信仰同一宗教。根据这些数据，相信聪明的你是能够计算学校最多有多少种宗教信仰的。（好，不罗嗦那么多了）

　　解题思路---->显然并查集了。并查集的详细解释在可以点击 并查集（不相交集合）进行学习。思路可以很清晰的，一开始假设大家都各自信仰一个宗教，那么总的数目ans就是学生数目，每当发现有一对学生信仰同一个宗教，那么ans--;

Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware)http://www.CodeHighlighter.com/-->#include
#include
using namespace std;

const int MAXN = 50005; /*结点数目上线*/
int pa[MAXN];    /*p[x]表示x的父节点*/
int rank[MAXN];    /*rank[x]是x的高度的一个上界*/
int n, ans;

void make_set(int x)
{/*创建一个单元集*/
    pa[x] = x;
    rank[x] = 0;
}

int find_set(int x)
{/*带路径压缩的查找*/
    if(x != pa[x])
        pa[x] = find_set(pa[x]);
    return pa[x];
}

/*按秩合并x，y所在的集合*/
void union_set(int x, int y)
{
    x = find_set(x);
    y = find_set(y);
    if(x == y)return ;
    ans--;    //统计
    if(rank[x] > rank[y])/*让rank比较高的作为父结点*/
    {
        pa[y] = x;
    }
    else
    {
        pa[x] = y;
        if(rank[x] == rank[y])
            rank[y]++;
    }
}
//answer to 2524
int main()
{
    int m, i, j = 1, x, y;
    while(scanf("%d%d", &n, &m))
    {
        if(n == m && m == 0) break;
        for(i = 1; i <= n; i++)
            make_set(i);
        ans = n;
        for(i = 0; i < m; i++)
        {
            scanf("%d%d", &x, &y);
            union_set(x, y);
        }
        printf("Case %d: %d\n", j, ans);
        j++;
    }
    return 0;
}

原文地址：http://www.cnblogs.com/ktyanny/archive/2009/12/09/1620304.html

POJ 1182 食物链
http://acm.pku.edu.cn/JudgeOnline/problem?id=1182
题目告诉有3种动物，互相吃与被吃，现在告诉你m句话，其中有真有假，叫你判断假的个数(如果前面没有与当前话冲突的，即认为其为真话)
这题有几种做法，我以前的做法是每个集合(或者称为子树，说集合的编号相当于子树的根结点，一个概念)中的元素都各自分为A, B, C三类，在合并时更改根结点的种类，其他点相应更改偏移量。但这种方法公式很难推，特别是偏移量很容易计算错误。
下面来介绍一种通用且易于理解的方法：
首先，集合里的每个点我们都记录它与它这个集合(或者称为子树)的根结点的相对关系relation。0表示它与根结点为同类，1表示它吃根结点，2表示它被根结点吃。
那么判断两个点a, b的关系，我们令p = Find(a), q = Find(b)，即p, q分别为a, b子树的根结点。
1. 如果p != q，说明a, b暂时没有关系，那么关于他们的判断都是正确的，然后合并这两个子树。这里是关键，如何合并两个子树使得合并后的新树能保证正确呢？这里我们规定只能p合并到q(刚才说过了，启发式合并的优化效果并不那么明显，如果我们用启发式合并，就要推出两个式子，而这个推式子是件比较累的活…所以一般我们都规定一个子树合到另一个子树)。那么合并后，p的relation肯定要改变，那么改成多少呢？这里的方法就是找规律，列出部分可能的情况，就差不多能推出式子了。这里式子为 : tree[p].relation = (tree[b].relation – tree[a].relation + 2 + d) % 3; 这里的d为判断语句中a, b的关系。还有个问题，我们是否需要遍历整个a子树并更新每个结点的状态呢？答案是不需要的，因为我们可以在Find()函数稍微修改，即结点x继承它的父亲(注意是前父亲，因为路径压缩后父亲就会改变)，即它会继承到p结点的改变，所以我们不需要每个都遍历过去更新。
2. 如果p = q，说明a, b之前已经有关系了。那么我们就判断语句是否是对的，同样找规律推出式子。即if ( (tree[b].relation + d + 2) % 3 != tree[a].relation ), 那么这句话就是错误的。
3. 再对Find()函数进行些修改，即在路径压缩前纪录前父亲是谁，然后路径压缩后，更新该点的状态(通过继承前父亲的状态，这时候前父亲的状态是已经更新的)。
核心的两个函数为：
int Find(int x)
{
int temp_p;
if (tree[x].parent != x)
{
// 因为路径压缩，该结点的与根结点的关系要更新(因为前面合并时可能还没来得及更新).
temp_p = tree[x].parent;
tree[x].parent = Find(tree[x].parent);
// x与根结点的关系更新(因为根结点变了)，此时的temp_p为它原来子树的根结点.
tree[x].relation = (tree[x].relation + tree[temp_p].relation) % 3;
}
return tree[x].parent;
}

void Merge(int a, int b, int p, int q, int d)
{
// 公式是找规律推出来的.
tree[p].parent = q; // 这里的下标相同，都是tree[p].
tree[p].relation = (tree[b].relation – tree[a].relation + 2 + d) % 3;
}

而这种纪录与根结点关系的方法，适用于几乎所有的并查集判断关系(至少我现在没遇到过不适用的情况…可能是自己做的还太少了…)，所以向大家强烈推荐～～

搞定了食物链这题，基本POJ上大部分基础并查集题目就可以顺秒了，这里仅列个题目编号: POJ 1308 1611 1703 1984 1986(LCA Tarjan算法 + 并查集) 1988 2236 2492 2524。

下面来讲解几道稍微提高点的题目:
POJ 1456 Supermarket
http://acm.pku.edu.cn/JudgeOnline/problem?id=1456
这道题贪心的思想很明显，不过O(n^2)的复杂度明显不行，我们可以用堆进行优化，这里讲下并查集的优化方法(很巧妙)。我们把连续的被占用的区间看成一个集合(子树)，它的根结点为这个区间左边第一个未被占用的区间。
先排序，然后每次判断Find(b[i])是否大于0，大于0说明左边还有未被占用的空间，则占用它，然后合并(b[i], Find(b[i]) – 1)即可。同样这里我们规定只能左边的子树合并到右边的子树(想想为什么～～)。

POJ 1733 Parity game
http://acm.pku.edu.cn/JudgeOnline/problem?id=1733
这题同样用类似食物链的思想。
首先我们先离散化，因为原来的区间太大了(10^9)，我们可以根据问题数目离散成(10^4)。我们要理解，这里的离散化并不影响最终的结果，因为区间里1的奇偶个数与区间的大小无关(这句话有点奇怪，可以忽略…)，然后每次输入a, b，我们把b++，如果他俩在一个集合内，那么区间[a, b]里1的个数相当于b.relation ^ a.relation，判断对错即可。如果不在一个集合内，合并集合(这里我们规定根结点小的子树合并根结点大的，所以要根据不同情况推式子)，修改子树的根结点的状态，子树的其他结点状态通过Find()函数来更新。

hdu 3038 How Many Answers Are Wrong
http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=3038
上面那题的加强版，不需要离散化，因为区间的和与区间的大小有关(和上面的那句话对比下，同样可以忽略之…)，做法与上面那题差不多，只是式子变了，自己推推就搞定了。但这题还有个条件，就是每个点的值在[0, 100]之间，那么如果a, b不在一个子树内，我们就合并，但在合并之前还要判断合并后会不会使得区间的和不合法，如果会说明该合并是非法的，那么就不合并，同样认为该句话是错误的。

POJ 1417 True Liars(难)
http://acm.pku.edu.cn/JudgeOnline/problem?id=1417
并查集 + DP(或搜索)。
题目中告诉两种人，一种只说真话，一种只说假话。然后告诉m条语句，问是否能判断哪些人是只说真话的那类人。
其实并查集部分跟食物链还是相似，而且种类变少了一种，更容易了。我们可以通过并查集把有关系的一些人合并到一个集合内(具体方法参见食物链讲解)。
现在的问题转化为，有n个集合，每个集合都有a, b连个数字，现在要求n个集合中各跳出一个数(a或者b)，使得他们之和等于n1(说真话的人数)。而这个用dp可以很好的解决，用f[i][j]表示到第i个集合和为j个的情况数，我们还用过pre[i][j]记录当前选的是a还是b，用于后面判断状态。方程为f[i][j] = f[i – 1][j – a] + f[i – 1][j – b], j >= a, j >= b。如果最后f[n][n1] == 1说明是唯一的情况，输出该情况，否则输出 “no”(多解算no)
注意点 :
1. 这题的m, n1, n2都有可能出现0，可以特殊处理，也可以一起处理。
2. 按上面的dp写法，f[i][j]可能会很大，因为n可以达到三位数。其实我们关心的只是f[i][j] 等于0，等于1，大于1三种情况，所以当f[i][j] > 1时，我们都让它等于2即可。

POJ 2912 Rochambeau(难)
http://acm.pku.edu.cn/JudgeOnline/problem?id=2912
Baidu Star 2006 Preliminary的题目，感觉出的很好，在并查集题目中算是较难的了。其实这题跟食物链完全一个磨子，同样三类食物，同样的互相制约关系。所以食物链代码拿过来改都不需要改。但这题有个judge，他可以出任意手势。于是我们的做法是，枚举每个小孩为judge，判断他为judge时在第几句话出错err[i](即到第几句话能判断该小孩不是judge)。
1. 如果只有1个小孩是judge时全部语句都是正确的，说明该小孩是judge，那么判断的句子数即为其他小孩的err[i]的最大值。如果
2. 如果每个小孩的都不是judge(即都可以找到出错的语句)，那么就是impossible。
3. 多于1个小孩是judge时没有找到出错的语句，就是Can not determine。

ZOJ 3261 Connections in Galaxy War
http://acm.zju.edu.cn/onlinejudge/showProblem.do?problemId=3563

原文网址： http://hi.baidu.com/czyuan_acm/home