[游戏开发]并查集实现

并查集用于解决关联性问题,可以合并不同的集合,判断是否属于同一集合. 根据业务场景应用很广,比如是否属于同一省份,或根据不同信息判定是否属于同一个人...

并查集结构: 如下UnionSet 结构

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 * 并查集的结构的重要性,解决一切联通性的问题,是不是同一个用户,是否属于同一个集合
 */
public class UnionSetFind {

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] arr = {1,3,4,5,6,7};
        UnionSet<Integer> union = new UnionSet<>(arr);
        union.union(4,5);
        System.out.println(union.isSameSet(4, 6));//false
        System.out.println(union.isSameSet(4, 5));//true
    }
    //定义并查集结构
    private static class UnionSet<V> {
        //元素的值及对应的节点
        public HashMap<V, Node<V>> nodes;
        //每个元素与其对应的父节点
        public HashMap<Node<V>, Node<V>> parents;
        //集合size,key是集合的代表,即能标识一个集合体的代表
        public HashMap<Node<V>, Integer> sizeMap;

        //初始化后所有的节点都是独立的集合
        public UnionSet(V[] values) {
            this.nodes = new HashMap<>();
            this.parents = new HashMap<>();
            this.sizeMap = new HashMap<>();
            for (V v : values) {
                Node<V> node = new Node<>(v);
                this.nodes.put(v, node);
                this.parents.put(node, node);
                this.sizeMap.put(node, 1);
            }
        }

        //findFather查找父节点,查找时优化使链变得扁平
        private Node<V> getFather(Node<V> node) {
            if(!parents.containsKey(node)){
               return null;
            }
            Stack<Node<V>> stack = new Stack<>();
            Node<V> curr = node;
            while (curr != parents.get(curr)){
                //包括子节点在内都扁平化处理,压入栈中
                stack.push(curr);
                curr = parents.get(curr);
            }
            //扁平化,操作逐渐趋近O(1)
            while (!stack.empty()){
                parents.put(stack.pop(),curr);
            }
            return curr;
        }

        //union时将小set挂到大
        public void union(V left, V right) {
            if(!nodes.containsKey(left) || !nodes.containsKey(right)){
                return;
            }
            Node<V> lhead = getFather(nodes.get(left));
            Node<V> rhead = getFather(nodes.get(right));
            if(lhead != rhead){
                int lsize = sizeMap.get(lhead);
                int rsize = sizeMap.get(rhead);
                Node<V> big = lsize < rsize ? rhead : lhead;
                Node<V> small = big == rhead ? lhead : rhead;
                parents.put(small,big);
                sizeMap.remove(small);
                sizeMap.put(big,sizeMap.get(big)+rsize);
            }

        }

        //是否是同一个集合
        public boolean isSameSet(V v1, V v2) {
            if (!nodes.containsKey(v1) || !nodes.containsKey(v2)) {
                return false;
            }
            return getFather(nodes.get(v1)) == getFather(nodes.get(v2));
        }
    }
    
    //将要存储的数据封装为一个节点,供parent这个map使用
    private static class Node<V> {
        public V v;

        public Node(V v) {
            this.v = v;
        }
    }
}

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