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併查集算法

併查集算法是一種樹形的數據結構,用於處理一些不交集(Disjoint Sets)的合併及查詢問題。併查集算法主要解決圖論中的動態連通性問題,如判斷迴路、找父節點、判斷元素是否同屬一個集合等。在計算機科學中,這種數據結構也被廣泛套用於社交網路中的朋友圈計算等問題。

併查集算法主要包括兩個操作:合併(union)與查找(find)。合併操作是將兩個子集合併成一個集合,而查找操作則是確定元素屬於哪一個子集,這個操作也可以用來判斷兩個元素是否屬於同一個子集。

併查集算法的基本原理是將每個集合用一棵樹來表示,樹根的編號就是整個集合的編號,每個結點存儲它的父節點。在初始化時,每個元素都是獨立的集合,因此它們的父節點就是它們自身。在合併操作時,將一個集合的根節點的父節點指向另一個集合的根節點,從而實現兩個集合的合併。在查找操作時,通過查找元素的根節點來判斷它屬於哪個集合。

此外,併查集算法還採用了路徑壓縮最佳化,即在查找一個結點的祖宗結點時,讓這一條路徑上的所有經過結點都直接指向祖宗結點,從而提高後續查找的效率。

總的來說,併查集算法是一種高效且實用的數據結構,特別適用於解決動態連通性問題。