【代码随想录Day54】图论Part06
冗余连接
题目链接/文章讲解:代码随想录
import java.util.Scanner;
public class Main {
private int numberOfNodes; // 节点数量
private int[] parent; // 存储每个节点的父节点
// 构造函数初始化并查集
public Main(int size) {
numberOfNodes = size;
parent = new int[size + 1]; // 根据节点数量初始化数组
initializeUnionFind();
}
// 初始化并查集,将每个节点的父节点设为自身
private void initializeUnionFind() {
for (int i = 0; i <= numberOfNodes; i++) {
parent[i] = i;
}
}
// 查找节点node的根节点,并进行路径压缩
private int find(int node) {
if (node == parent[node]) {
return node;
}
// 路径压缩
parent[node] = find(parent[node]);
return parent[node];
}
// 判断节点nodeU和节点nodeV是否属于同一集合
public boolean isSameSet(int nodeU, int nodeV) {
return find(nodeU) == find(nodeV);
}
// 将节点nodeV连接到节点nodeU
public void union(int nodeU, int nodeV) {
int rootU = find(nodeU); // 寻找nodeU的根
int rootV = find(nodeV); // 寻找nodeV的根
if (rootU != rootV) {
parent[rootV] = rootU; // 将nodeV的根节点设为nodeU的根节点
}
}
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int numberOfEdges = scanner.nextInt(); // 输入边的数量
Main unionFind = new Main(numberOfEdges); // 初始化并查集
for (int i = 0; i < numberOfEdges; i++) {
int nodeU = scanner.nextInt(); // 输入节点U
int nodeV = scanner.nextInt(); // 输入节点V
if (unionFind.isSameSet(nodeU, nodeV)) {
System.out.println(nodeU + " " + nodeV); // 如果nodeU和nodeV已连接,输出并结束
return;
} else {
unionFind.union(nodeU, nodeV); // 否则将nodeU和nodeV连接
}
}
scanner.close(); // 关闭扫描器
}
}
冗余连接 II
题目链接/文章讲解:代码随想录
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;
public class Main {
private static int numberOfNodes;
private static int[] parent;
// 并查集初始化
private static void initializeUnionFind() {
for (int i = 1; i <= numberOfNodes; i++) {
parent[i] = i;
}
}
// 并查集里寻根的过程
private static int find(int node) {
if (node != parent[node]) {
parent[node] = find(parent[node]); // 路径压缩
}
return parent[node];
}
// 将边 v -> u 加入并查集
private static void union(int u, int v) {
int rootU = find(u);
int rootV = find(v);
if (rootU != rootV) {
parent[rootV] = rootU; // 将 v 的根指向 u 的根
}
}
// 判断 u 和 v 是否找到同一个根
private static boolean areInSameComponent(int u, int v) {
return find(u) == find(v);
}
// 在有向图里找到删除的那条边,使其变成树
private static void findEdgeToRemove(List<int[]> edges) {
initializeUnionFind(); // 初始化并查集
for (int i = 0; i < edges.size(); i++) { // 遍历所有的边
int[] edge = edges.get(i);
if (areInSameComponent(edge[0], edge[1])) { // 构成有向环了,就是要删除的边
System.out.println(edge[0] + " " + edge[1]);
return;
} else {
union(edge[0], edge[1]);
}
}
}
// 删一条边之后判断是不是树
private static boolean isTreeAfterRemovingEdge(List<int[]> edges, int edgeToRemoveIndex) {
initializeUnionFind(); // 初始化并查集
for (int i = 0; i < edges.size(); i++) {
if (i == edgeToRemoveIndex) continue; // 跳过要删除的边
int[] edge = edges.get(i);
if (areInSameComponent(edge[0], edge[1])) { // 构成有向环了,一定不是树
return false;
}
union(edge[0], edge[1]);
}
return true;
}
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
numberOfNodes = scanner.nextInt();
parent = new int[numberOfNodes + 1];
List<int[]> edges = new ArrayList<>();
int[] inDegree = new int[numberOfNodes + 1]; // 记录节点入度
for (int i = 0; i < numberOfNodes; i++) {
int startNode = scanner.nextInt();
int endNode = scanner.nextInt();
inDegree[endNode]++;
edges.add(new int[]{startNode, endNode});
}
List<Integer> edgeIndicesWithInDegreeTwo = new ArrayList<>(); // 记录入度为2的边索引
// 找入度为2的节点所对应的边,注意要倒序,因为优先删除最后出现的一条边
for (int i = numberOfNodes - 1; i >= 0; i--) {
if (inDegree[edges.get(i)[1]] == 2) {
edgeIndicesWithInDegreeTwo.add(i);
}
}
// 情况一、情况二
if (!edgeIndicesWithInDegreeTwo.isEmpty()) {
// 放在 edgeIndicesWithInDegreeTwo 里的边已经按照倒叙放的,所以这里就优先删第一个
if (isTreeAfterRemovingEdge(edges, edgeIndicesWithInDegreeTwo.get(0))) {
System.out.println(edges.get(edgeIndicesWithInDegreeTwo.get(0))[0] + " " + edges.get(edgeIndicesWithInDegreeTwo.get(0))[1]);
} else {
System.out.println(edges.get(edgeIndicesWithInDegreeTwo.get(1))[0] + " " + edges.get(edgeIndicesWithInDegreeTwo.get(1))[1]);
}
return;
}
// 处理情况三
// 明确没有入度为2的情况,那么一定有有向环,找到构成环的边返回
findEdgeToRemove(edges);
}
}