Update 算法 - 并查集.md

重新绘制配图,补充路径压缩的示意图和参考资料。
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CyC2018
2026-10-28 03:19:00 +08:00
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commit 3ee94ec31b
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+16 -6
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@@ -7,6 +7,7 @@
* [加权 Quick Union](#加权-quick-union)
* [路径压缩的加权 Quick Union](#路径压缩的加权-quick-union)
* [比较](#比较)
* [参考资料](#参考资料)
<!-- GFM-TOC -->
@@ -14,7 +15,9 @@
用于解决动态连通性问题,能动态连接两个点,并且判断两个点是否连通。
<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/02943a90-7dd4-4e9a-9325-f8217d3cc54d.jpg" width="350"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="pics/uf-intro.png" width="600px"/> </div><br>
下文用图中这 6 次 union 操作比较几种实现。
| 方法 | 描述 |
| :---: | :---: |
@@ -53,7 +56,7 @@ public abstract class UF {
但是 union 操作代价却很高,需要将其中一个连通分量中的所有节点 id 值都修改为另一个节点的 id 值。
<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/0972501d-f854-4d26-8fce-babb27c267f6.jpg" width="320"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="pics/uf-quick-find.png" width="520px"/> </div><br>
```java
public class QuickFindUF extends UF {
@@ -93,7 +96,7 @@ public class QuickFindUF extends UF {
但是 find 操作开销很大,因为同一个连通分量的节点 id 值不同,id 值只是用来指向另一个节点。因此需要一直向上查找操作,直到找到最上层的节点。
<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/11b27de5-5a9d-45e4-95cc-417fa3ad1d38.jpg" width="280"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="pics/uf-quick-union.png" width="520px"/> </div><br>
```java
public class QuickUnionUF extends UF {
@@ -124,9 +127,9 @@ public class QuickUnionUF extends UF {
}
```
这种方法可以快速进行 union 操作,但是 find 操作和树高成正比,最坏的情况下树的高度为节点的数目。
这种方法可以快速进行 union 操作,但是 find 操作和树高成正比,最坏的情况下树会退化成一条链,树高为 N - 1。
<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/23e4462b-263f-4d15-8805-529e0ca7a4d1.jpg" width="100"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="pics/uf-quick-union-tree.png" width="400px"/> </div><br>
## 加权 Quick Union
@@ -134,7 +137,7 @@ public class QuickUnionUF extends UF {
理论研究证明,加权 quick-union 算法构造的树深度最多不超过 logN。
<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/a9f18f8a-c1ea-422e-aa56-d91716b0f755.jpg" width="150"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="pics/uf-weighted.png" width="760px"/> </div><br>
```java
public class WeightedQuickUnionUF extends UF {
@@ -184,6 +187,8 @@ public class WeightedQuickUnionUF extends UF {
在检查节点的同时将它们直接链接到根节点,只需要在 find 中添加一个循环即可。
<div align="center"> <img src="pics/uf-path-compression.png" width="640px"/> </div><br>
## 比较
| 算法 | union | find |
@@ -192,3 +197,8 @@ public class WeightedQuickUnionUF extends UF {
| Quick Union | 树高 | 树高 |
| 加权 Quick Union | logN | logN |
| 路径压缩的加权 Quick Union | 非常接近 1 | 非常接近 1 |
## 参考资料
- Sedgewick R, Wayne K. 算法(第 4 版)[M]. 人民邮电出版社, 2012.
- [Algorithms, 4th Edition](https://algs4.cs.princeton.edu/home/)