【POJ 1182 食物链】并查集

此题按照《挑战程序设计竞赛(第2版)》P89的解法,不容易想到,但想清楚了代码还是比较直观的。

并查集模板(包含了记录高度的rank数组和查询时状态压缩)

【POJ 1182 食物链】并查集【POJ 1182 食物链】并查集
 1 const int MAX_N=50002*3;
 2 int par[MAX_N];
 3 int rank[MAX_N];
 4 //初始化,根为自身,高度为0
 5 void init(int scab)
 6 {
 7     for(int i=1;i<=scab;i++)
 8     {
 9         par[i]=i;
10         rank[i]=0;
11     }
12 }
13 //查找,途径的所有结点都直接连到根上
14 int find(int x)
15 {
16     if(par[x]==x) return x;
17     return par[x]=find(par[x]);
18 }
19 //合并,把短链连接到长链上,保持结点高度的相对关系
20 int unite(int x,int y)
21 {
22     x=find(x);
23     y=find(y);
24     if(x==y) return 0;
25     if(rank[x]<rank[y]) {par[x]=y; return 1;}
26     par[y]=x;
27     if(rank[x]==rank[y]) rank[x]++;
28     return 1;
29 }
并查集实现

并查集是用于维护“属于同一集合”的数据结构,然而这道题的“属于同一集合”并不指“是同类”,而是指“这几个情况若发生必然同时发生”。

我们从理解题意开始:

有N只动物,分别编号为1,2,...,N。所有动物属于A,B,C类中的一种,类之间有天然的A吃B,B吃C,C吃A的关系。

按如下两种格式顺序给出共K条信息(只表达了相对关系):

1 x y: x,y是同类

2 x y: x吃y

每条信息若不符合常理(编号大于N,或自己吃自己)或与已有信息矛盾,则为错误。

问这K条信息有几条错误?

由于A,B,C之间的吃与被吃关系构成一个循环,所以三类的等级关系根本上也是相对的,那么每条信息都可以翻译成三种可能的实际情况。同时维护这三种可能

,就需要为每个动物x分配三个数组元素,分别表示x是A,x是B,x是C这三个事件。

同属一个集合的事件意味着“若发生必然同时发生”。

并查集需要用一个数组存储每个元素“属于哪一集合”,那么可以开一个长度为N*3的数组,用x,x+N,x+N*2分别表示x是A,x是B,x是C。

表示x与y是同类,需要维护这三种可能

unite(x,y);        //x,y都是A
unite(x+n,y+n);     //x,y都是B
unite(x+2*n,y+2*n); //x,y都是C

表示x吃y,需要维护这三种可能

unite(x,y+n);    //x是A,y是B
unite(x+n,y+2*n);  //x是B,y是C
unite(x+2*n,y);  //x是C,y是A

想清楚了道理,代码就比较好理解了。注意由于从始至终只知道相对关系,同时维护了三种可能,所以判断矛盾的时候任选一种判断就可以了。

 1 int main()
 2 {
 3     freopen("e.txt","r",stdin);
 4     scanf("%d%d",&n,&k);
 5     ans=0;
 6     init(n*3);
 7     while(k--)
 8     {
 9         scanf("%d%d%d",&d,&x,&y);
10         if(x>n||y>n)
11         {
12             ans++;
13             continue;
14         }
15         if(d==1)
16         {//若想成为同类,就不可能有x吃y或y吃x的关系
17             if(find(x)==find(y+n)||find(y)==find(x+n))
18                 ans++;
19             else
20             {
21                 unite(x,y);
22                 unite(x+n,y+n);
23                 unite(x+2*n,y+2*n);
24             }
25         }
26         else if(d==2)
27         {
28             if(x==y) ans++;
29             //若想x吃y,则x,y不可能是同类,也不可能y吃x
30             else if(find(x)==find(y)||find(y)==find(x+n))
31                 ans++;
32             else
33             {
34                 unite(x,y+n);
35                 unite(x+n,y+2*n);
36                 unite(x+2*n,y);
37             }
38         }
39     }
40     printf("%d\n",ans);
41     return 0;
42 }

OJ运行结果如下:

【POJ 1182 食物链】并查集

这道题使我对并查集有了新的认识,想清楚“同属一个集合”代表什么很重要,不一定就是题目限定的“属于同一种”。

分析问题的难度有时会大于编程的难度,如果说代码能力可以通过刷题习得,那么分析问题的能力真的需要足够的知识储备和一些“创造性思维”了。

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