动态连通性问题的quick-find算法实现

矫情吗；* 2021-07-24 22:33 269阅读 0赞

# 一 代码 #

package common;
    
    /**
    * @className: QuickFindUF
    * @description: 动态连通性问题的quick-find算法实现
    * @date: 2021/2/24
    * @author: cakin
    */
    public class QuickFindUF {
        private int[] id;    // 分量id
        private int count;   // 分量数量
    
        /**
         * 功能描述：初始化触点
         *
         * @author cakin
         * @date 2021/2/24
         * @param n 触点个数
         */
        public QuickFindUF(int n) {
            // 初始化分量id数组
            count = n;
            id = new int[n];
            for (int i = 0; i < n; i++)
                id[i] = i;
        }
    
        /**
         * 功能描述：连通分量的数量
         *
         * @author cakin
         * @date 2021/2/24
         * @return int 连通分量的数量
         */
        public int count() {
            return count;
        }
    
        /**
         * 功能描述：p触点所在的连通分量
         *
         * @author cakin
         * @date 2021/2/24
         * @param p p触点
         * @return int 触点所在的连通分量
         */
        public int find(int p) {
            validate(p);
            return id[p];
        }
    
        /**
         * 功能描述：判断p触点是否有效
         *
         * @author cakin
         * @date 2021/2/24
         * @param p p触点
         */
        private void validate(int p) {
            int n = id.length;
            if (p < 0 || p >= n) {
                throw new IllegalArgumentException("index " + p + " is not between 0 and " + (n - 1));
            }
        }
    
        /**
         * 功能描述：判断p触点和q触点是否连通
         *
         * @author cakin
         * @date 2021/2/24
         * @param p 第1个触点
         * @param q 第2个触点
         * @return boolean 是否连通
         */
        @Deprecated
        public boolean connected(int p, int q) {
            validate(p);
            validate(q);
            return id[p] == id[q];
        }
    
        /**
         * 功能描述：在p和q之间添加一条连接
         *
         * @param p 第1个触点
         * @param q 第2个触点
         * @author cakin
         * @date 2021/2/24
         */
        public void union(int p, int q) {
            validate(p);
            validate(q);
            // 将p和q归并到相同的分量中
            int pID = id[p];   // needed for correctness
            int qID = id[q];   // to reduce the number of array accesses
    
            // 如果p和q在相同分量中，无须进行任何操作
            if (pID == qID) return;
    
            // 将p的分量重命名为q的名称
            for (int i = 0; i < id.length; i++) {
                if (id[i] == pID) id[i] = qID;
            }
            // 每进行一次有效归并，连通分量数量减少1
            count--;
        }
    
        /**
         * 功能描述：quick-find算法实现
         *
         * @param args 命令行
         * @author cakin
         * @date 2021/2/24
         */
        public static void main(String[] args) {
            // 读取触点数量
            int n = StdIn.readInt();
            // 初始化N个分量
            QuickFindUF uf = new QuickFindUF(n);
            while (!StdIn.isEmpty()) {
                // 读取整数对
                int p = StdIn.readInt();
                int q = StdIn.readInt();
                // 如果已经连通，则忽略
                if (uf.find(p) == uf.find(q)) {
                    continue;
                }
                // 归并分量
                uf.union(p, q);
                // 打印连接
                StdOut.println(p + " " + q);
            }
            // 打印分量数量
            StdOut.println(uf.count() + " components");
        }
    }

# 二 测试 #

F:\Algorithm\target\classes>java common.QuickFindUF < tinyUF.txt
    4 3
    3 8
    6 5
    9 4
    2 1
    5 0
    7 2
    6 1
    2 components

# 三 测试说明 #

该算法的复杂度是平方级别，无法解决大型问题。