并查集通过Find和Union操作管理分组,支持路径压缩与按秩合并优化,用于高效处理连通性问题。

并查集(Disjoint Set Union,简称 DSU 或 Union-Find)是一种高效管理元素分组的数据结构,支持快速合并集合与查询元素所属集合。它常用于处理无向图的连通性问题,比如判断两个节点是否连通、求连通分量个数等。
基本结构与操作
并查集主要包含两个核心操作:
- Find(x):查找元素 x 所在集合的代表(根节点)
- Union(x, y):将元素 x 和 y 所在集合合并
为了提升效率,通常结合路径压缩和按秩合并两种优化策略。
基础实现代码
// 并查集类实现 class UnionFind { private: vector使用示例
假设我们有 5 个元素(0~4),进行一些合并与查询操作:
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int main() { UnionFind uf(5); uf.unite(0, 1); uf.unite(1, 2); uf.unite(3, 4); cout优化说明
上述实现中两个关键优化显著提升了性能:
- 路径压缩:在 find 过程中,把沿途所有节点直接连到根节点,降低后续查询成本
- 按秩合并:合并时让深度小的树挂到深度大的树上,防止树退化为链表
经过这两种优化后,并查集的每次操作平均时间复杂度接近 O(α(n)),其中 α 是阿克曼函数的反函数,增长极慢,可视为常数。
基本上就这些。这个结构简单但非常实用,尤其适合处理动态连通性问题。










