C++实现带路径压缩并查集算法的连通性快速判定逻辑与路径优化源码【源码】

轻雪君_4570

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2026-05-30

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原创

应使用带路径压缩与按秩合并的并查集:初始化parent[i]=i、rank[i]=0(数组长n+1防越界);合并时先find得根再按秩挂接;判连通唯一正确写法是if(find(a)==find(b))。

c++实现带路径压缩并查集算法的连通性快速判定逻辑与路径优化源码【源码】

要在C++中高效判定动态图中任意两点是否连通,并支持频繁合并操作,必须避免朴素遍历或未压缩的树查找——否则一次find可能退化为O(n),十万节点下查询直接卡死。

初始化并查集结构

声明parent和rank数组,大小必须严格匹配节点编号范围;若输入节点从1开始编号(如边列表含1 2、2 3),则数组长度至少为n+1,否则parent[n]越界访问将导致未定义行为。

用循环显式初始化每个节点:parent[i] = i,rank[i] = 0;【不能依赖全局变量零值或vector默认构造】,多次复用同一DSU实例时,未重置的parent值会残留旧状态,引发虚假连通。

若使用vector,写成vector parent(n + 1), rank(n + 1, 0);再for (int i = 1; i

实现带路径压缩的find函数

方法一(递归,推荐默认使用):
定义int find(int x) { if (parent[x] != x) parent[x] = find(parent[x]); return parent[x]; }
这行parent[x] = find(parent[x])是核心:先递归到底拿到根,再把当前x的父指针直接连到根,回溯过程天然完成整条路径压缩。

方法二(迭代,防栈溢出):
先用while定位root:int root = x; while (root != parent[root]) root = parent[root];
再第二遍遍历路径:while (x != root) { int next = parent[x]; parent[x] = root; x = next; }
返回root。
【漏掉第二遍遍历=只找根不压缩,等同于没写】

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

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按秩合并unionSet操作

第一步:调用rootX = find(x)、rootY = find(y),获取两节点所在集合的真正根;
第二步:若rootX == rootY,立即return,跳过后续——重复合并同一集合会错误抬高rank,破坏树高控制;
第三步:比较rank[rootX]与rank[rootY];
第四步:若rank[rootX] 第五步:若rank[rootX] > rank[rootY],执行parent[rootY] = rootX;
第六步:若相等,任选其一为新根(如parent[rootY] = rootX),并执行rank[rootX] += 1。

正确判定连通性的唯一方式

写if (find(a) == find(b)),其他写法全部错误。

禁止写if (a == b),这仅判断是否同一节点;
禁止写if (parent[a] == parent[b]),此时parent[a]很可能还指向中间父节点,不是根;
禁止写if (find(a) == b)或if (a == find(b)),语义错位,b未必是根。

每次判定前必须各自调用find,因为路径压缩有副作用——它会改写parent数组,但这是必要代价。

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