并查集（Java实现）

基本实现

任务：

  维护多个不相交的集合，支持两种操作：合并两个集合，查询一个元素所在的集合。

说明：

  维护一个森林，每一棵树都代表一个集合，树根元素为这个集合的代表元。利用数组father[]查询记录每个元素的父亲节点。

查询一个元素所处集合时，只需不断寻找父节点，即可找到该元素所处集合的代表元。

合并两个集合时，先找到两个集合代表元x,y,然后令father[x]=y即可。

优化：

  路径压缩，沿着树根的路径找到元素a所在集合代表元b后，对这条路径上的所有元素x，令father[a]=b;

  按rank启发式合并，对于每个集合维护一个rank值，每次将rank较小的集合合并到rank较大的集合，合并两个相同的集合时rank=rank+1。

  根据不同情况也可以添加集合大小等属性。

public class union_find {
    private int[] father;
    private int[] rank;


    //初始化
    public union_find(int n) {
        father = new int[n];
        rank = new int[n];

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            father[i] = i;
            rank[i] = 1;
        }
    }

    //查询在那个集合
    int find(int v) {
        return father[v] = father[v] == v ? v : find(father[v]);
    }

    //合并
    void merge(int x, int y) {
        int a = find(x);
        int b = find(y);
        if (rank[a] < rank[b]) {
            father[a] = b;
        } else {
            father[b] = a;
            if (rank[a] == rank[b]) {
                rank[a]++;
            }
        }


    }


}

例题

省份数量https://leetcode.cn/problems/number-of-provinces/description/代码：

class Solution {
    public int findCircleNum(int[][] isConnected) {
        if(isConnected==null||isConnected.length == 0){
            return 0;
        }
        int n=isConnected.length;
        union_find uf=new union_find(n);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                if(isConnected[i][j]==1){
                    uf.merge(i,j);
                }
            }
        }
        int cnt=0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if(uf.father[i]==i){
                cnt++;
            }
        }
        return cnt;

    }
    public class union_find {
        private int[] father;
        private int[] rank;


        //初始化
        public union_find(int n) {
            father = new int[n];
            rank = new int[n];

            for (int i = 0; i < n; i++) {
                father[i] = i;
                rank[i] = 1;
            }
        }

        //查询在那个集合
        int find(int v) {
            return father[v] = father[v] == v ? v : find(father[v]);
        }

        //合并
        void merge(int x, int y) {
            int a = find(x);
            int b = find(y);
            if (rank[a] < rank[b]) {
                father[a] = b;
            } else {
                father[b] = a;
                if (rank[a] == rank[b]) {
                    rank[a]++;
                }
            }


        }


    }




}

 

剑指 Offer II 119. 最长连续序列https://leetcode.cn/problems/WhsWhI/description/

代码：

import java.util.HashMap;


class Solution {
    public int longestConsecutive(int[] nums) {
        //存储下标和值
        Mapmap=new HashMap<>();
        union_find uf=new union_find(nums.length);
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            if(map.containsKey(nums[i]))continue;
            if(map.containsKey(nums[i]-1)){
                uf.merge(i,map.get(nums[i]-1));
            }
            if(map.containsKey(nums[i]+1)){
                uf.merge(i,map.get(nums[i] + 1));
            }
            map.put(nums[i], i);
        }
        int size=0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            if(uf.father[i]==i){
                size=Math.max(size,uf.size[i]);
            }
        }
        return size;

    }

    public class union_find {
        private int[] father;
        private int[] size;
        //初始化
        public union_find(int n) {
            father = new int[n];
            size= new int[n];

            for (int i = 0; i < n; i++) {
                father[i] = i;
                size[i] = 1;
            }
        }

        //查询在那个集合
        int find(int v) {
            return father[v] = father[v] == v ? v : find(father[v]);
        }

        //合并
        void merge(int x, int y) {
            int a = find(x);
            int b = find(y);
            if(a==b)return;
            father[a]=b;
            size[b]+=size[a];


        }


    }
}