并查集(求朋友圈的个数)

有如下题目:
已知有n个人和m对好友关系(存于数组r)。如果两个人是直接或间接的好友(好友的好友的好友…),则认为他们属于同一个朋友圈,请写程序求出这n个人里一共有多少个朋友圈。
假如:n = 5 , m = 3 , r = {{1 , 2} , {2 , 3} , {4 , 5}},表示有5个人,1和2是好友,2和3是好友,4和5是好友,则1、2、3属于一个朋友圈,4、5属于另一个朋友圈,结果为2个朋友圈。
最后请分析所写代码的时间、空间复杂度。
此题最简单并且最高效的解法就是使用并查集
并查集定义:
并查集是一种树型的数据结构,用于处理一些不相交集合的合并及查询问题。常常在使用中以森林来表示。
开始时每个元素构成一个单元素的集合,然后按一定规律将属于同一组的元素所在的集合合并。
应用到此题时:
第一步: 有5个人,则开辟一个 大小为6的整形数组int set[6](0号小标没用),将数组初始化为-1。
并查集(求朋友圈的个数)_第1张图片
第二步:合并属于同一个朋友圈的人。
假定一个朋友圈有一个领导者(相当于并查集的根),就是数组的第一个元素,如:{1,2}1就是领导者,{3,4}3是领导者。属于同一个朋友圈的人都要合并到领导者的名下。
先合并{1,2}两个集合到1下边,将set[2]置为1
并查集(求朋友圈的个数)_第2张图片
合并{2,3},1和3都是2的朋友,则1,2,3属于同一个朋友圈
并查集(求朋友圈的个数)_第3张图片
合并{4,5}
并查集(求朋友圈的个数)_第4张图片
第三步:遍历一遍数组找到几个小于0的值就表示有几个朋友圈

代码实现如下:时间复杂度,空间复杂度O(N)

#pragma once
#include
using namespace std;

class UnionSet
{
public:
    UnionSet(int n = 6)
    {
        memset(_set, -1, sizeof(int)*6);
        _n = n;
    }
    int GetRoot(int p)
    {
        while (_set[p] >= 0) //最终的根应该小于0
        {
            p = _set[p];
        }
        return p;
    }

    void UnionFriends(int p1, int p2)
    {
        //获取p1和p2最终属于哪个朋友圈
        int root1 = GetRoot(p1);
        int root2 = GetRoot(p2);
        //将本该属于同一个朋友圈的两个朋友圈合并
        if (root1 != root2)
        {
            _set[root1] = _set[root1] + _set[root2];
            _set[root2] = root1;
        }
    }
    int friends(int n, int m, int r[][2])
    {
        int count = 0; //朋友圈的个数

        //合并朋友圈
        for (int i = 0; i < m; i++)
        {
            UnionFriends(r[i][0], r[i][1]);
        }

        //计算朋友圈个数
        for (int i = 1; i < n + 1; i++)  //跳过0号下标,没有第0个人
        {
            if (_set[i] < 0)
                count++;
        }
        return count;
    }
private:
    int _set[6];
    int _n;
};



void Test()
{
    int n = 5; //5人
    int m = 3; //三对好友关系
    int r[3][2] = { { 1, 2 }, { 2, 3 }, { 4, 5 } };
    UnionSet us;
    int ret = us.friends(n, m, r);
    cout << "朋友圈的个数:" << ret << endl;
}

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