C++怎么实现并查集

老雪同学_2552

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2026-11-01

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原创

并查集用vector实现路径压缩find和按秩合并unionSet:初始化parent[i]=i、rank全0;find递归压缩路径;unionSet先判同根,再按秩合并,秩等时新根秩+1。

c++怎么实现并查集

用 vector 实现带路径压缩的 find 和按秩合并的 unionSet

并查集核心就两个操作:找根(find)和合并(unionSet)。C++ 里最常用的是用 vector 存父节点,下标是节点编号,值是它的直接父节点。初始化时每个点指向自己:parent[i] = i。

路径压缩在 find 里做:递归找到根后,把沿途所有节点的父指针直接连到根上。按秩合并(rank)避免树退化成链表——只把矮树挂到高树下。注意 rank 不是真实高度,只是上界估计,所以叫“秩”更准确。

class UnionFind {
    vector<int> parent, rank;
public:
    UnionFind(int n) : parent(n), rank(n, 0) {
        for (int i = 0; i <h3>为什么不用 <code>map</code> 存非连续编号节点?</h3>
<p>如果节点编号稀疏或不是整数(比如字符串 ID),确实有人想用 <code>map<string string></string></code> 或 <code>unordered_map</code>。但这样会带来三个实际问题:</p>
<ul>
<li>
<code>find</code> 递归调用时哈希查找开销变大,路径压缩收益被抵消</li>
<li>无法预分配空间,<code>rank</code> 也得用 <code>map</code> 维护,逻辑变重</li>
<li>很多题目输入保证编号是 <code>0..n-1</code>,强行用 <code>map</code> 属于过早优化</li>
</ul>
<p>真要处理字符串节点,先离散化映射到 <code>0..k-1</code> 再用 <code>vector</code> 版本,比全程哈希快且稳。</p>
<h3>
<code>unionSet</code> 里漏判 <code>rx == ry</code> 会导致什么?</h3>
<p>常见错误是合并前没检查是否已同属一个集合,直接执行 <code>parent[ry] = rx</code>。后果是:</p><div class="aritcle_card flexRow artxards">
											<div class="artcardd flexRow">
												<a class="aritcle_card_img" rel="nofollow" href="/xiazai/gongju/2823" title="C++14"><img
														src="https://img.php.cn/upload/manual/001/431/639/6ac8b33c327c4749.png" alt="C++14" onerror="this.onerror='';this.src='/static/lhimages/moren/morentu.png'" ></a>
												<div class="aritcle_card_info flexColumn">
													<a rel="nofollow" href="/xiazai/gongju/2823" title="C++14" class="overflowclass">C++14</a>
													<p class="overflowclass">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。</p>
												</div>
												<a rel="nofollow" href="/xiazai/gongju/2823" title="C++14" class="aritcle_card_btn flexRow flexcenter"><b></b><span>下载</span>
												</a>
											</div>
										</div>
<ul>
<li>可能把某棵树的根错误地设为自己子节点(比如 <code>rx == ry</code> 时 <code>parent[rx] = rx</code> 看似无害,但后续 <code>rank</code> 更新会错乱)</li>
<li>如果代码里有计数逻辑(如维护连通分量数量),不提前 <code>return</code> 就会多减一次</li>
<li>某些 OJ 题目卡常,重复合并会拖慢 <code>find</code> 效率(虽然路径压缩能缓解,但没必要)</li>
</ul>
<p>所以 <code>if (rx == ry) return;</code> 这行不能省,它不是防御性编程,而是逻辑必需。</p>
<h3>静态数组 vs <code>vector</code>:竞赛和工程场景怎么选?</h3>
<p>算法题里一律用 <code>vector</code>,因为大小在运行时才知道;但嵌入式或性能极端敏感场景,可能用 <code>std::array</code> 或裸数组(如 <code>int parent[100005]</code>)。</p>
<p>关键区别在于:</p>
<ul>
<li>
<code>vector</code> 构造/析构有少量开销,但支持动态扩容(虽然并查集不需要)</li>
<li>裸数组必须编译期确定大小,写死上限容易溢出,写太大又浪费内存</li>
<li>
<code>std::array</code> 折中,但无法传参推导大小,接口不如 <code>vector</code> 自然</li>
</ul>
<p>除非明确知道最大节点数且对启动时间极度敏感,否则别为了省几十纳秒改用静态数组——调试成本和可读性损失更大。</p></int>

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