C++可持久化并查集怎么支持回滚历史版本

梦丽君_5363

梦丽君_5363

2026-10-06

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原创

必须用按秩合并+可持久化数组(主席树)存fa和dep,禁用路径压缩;因路径压缩每次find会触发o(log n)次单点更新,导致o(n log² n)时空开销,tle/mle。

c++可持久化并查集怎么支持回滚历史版本

不能靠路径压缩,必须用按秩合并 + 可持久化数组(主席树)来存 fa 和 dep 两个数组。否则一做路径压缩就会爆炸式产生新版本,内存直接爆掉。

为什么不能用路径压缩

路径压缩在 find 过程中会递归修改沿途所有节点的 fa[x]。每次赋值都触发一次可持久化数组的单点更新,而一次 find 最坏改 O(log n) 个点,n 次操作就可能生成 O(n log n) 个新节点——空间和时间双双失控。

  • 普通并查集里路径压缩是“免费”的,因为原地改数组;可持久化下每次改都是“新建版本”
  • 可持久化线段树单次单点修改是 O(log n) 时间 + O(log n) 空间,路径压缩把它放大成 O(log² n) 级别
  • 洛谷 P3402 的数据范围(n, m ≤ 2×10⁵)下,路径压缩版基本稳 TLE/MLE

必须维护两个可持久化数组:fa 和 dep

每个版本的并查集状态由两个数组共同决定:根节点靠 fa 向上跳,合并策略靠 dep 判断谁挂谁。这两个数组必须独立、同步地可持久化。

C++ Code Review Master
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  • fa 数组:记录每个节点当前父节点,初始化为 i(即自己)
  • dep 数组:记录以该节点为根的子树深度(不是高度),只在两棵树 dep 相等时才让一方 dep++
  • 合并操作 union(x, y) 必须先 find 出两个根 rx, ry,再按 dep[rx] 和 dep[ry] 决定谁当新根
  • 所有 find 都只能迭代/递归向上跳,不能压缩,返回的是当前版本下真实的根

回滚到第 k 个版本的本质是切换 root[k] 和 dep_root[k]

所谓“回滚”,不是撤销操作,而是把当前使用的 fa 和 dep 版本指针,从 root[latest] 换成 root[k]。后续所有 find 和新 union 都基于这个快照展开。

  • 初始化时调用 build(root[0], 1, n) 构建初始版本
  • 每次 union 都生成新 root[i] 和新 dep_root[i],用 modify 更新对应位置
  • 查询操作如 opt == 3(判断连通性)时,直接在指定版本上调用 find(x) 和 find(y),比较结果是否相等
  • 注意:find 函数内部调用的是 query(root_ver, 1, n, x) 去取当前版本的 fa[x],不是访问全局数组

最易被忽略的一点:dep 不是辅助信息,它是合并逻辑的决策依据,且必须和 fa 同步版本。漏掉 dep 的可持久化,或版本号没对齐,会导致合并方向错误,进而让 find 返回假根——整个结构就不可信了。

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