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普林斯顿大学公开课 算法1-10:并检查集合-高速整合方法优化

时间:2015-09-28 22:21:23      阅读:290      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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本节介绍了高速综合优化算法。

重量的概念,每次操作的时候将重量小的部件挂在重量大的部件之下。

这样就避免了树形结构太高的问题。


下图展示了优化前后的树形结构深度的对照。


技术分享


证明


能够证明每一个节点的深度最大为lgN。



  1. 由于每次合并的时候较小的部件要放在较大的部件之下,所以假设要添加树的高度。每次合并之后,树的大小至少要翻一番。

  2. 而N个节点最多仅仅能翻lgN番。


复杂度


这样的算法中合并操作最坏的复杂度为lgN,查询操作最坏情况的复杂度为lgN。


路径压缩


尽管眼下的算法已经可以保证复杂度在lgN下面。可是还有更好的方法。


基本想法就是在查找根节点时,将路径上的全部节点进行路径压缩。仅仅须要一行额外的代码。


使用路径压缩之后查询操作的复杂度是lg*N。lg*是第二种函数,表示的是lgN几次才干达到1。比方lg*16,须要三次lg,lg16=4,lg4=2,lg2=1,所以lg*16=3。


理论上来说查询操作的复杂度不是1,可是实际应用中,这样的算法的复杂度就是1。


结论


尽管现代的超级计算机速度非常快,可是好的算法能节省很多其它的时间。第一种高速查找算法解决一个问题须要30年时间,而如今有了更好的算法。解决相同的问题仅仅须要6秒。

所以,不要期望以后计算机速度快了算法就不须要了。算法是计算机的基础。它永远不会过时。


代码


public class UnionFind {
    private int[] id;
    private int[] size;
 
    public UnionFind(int n) {
        id = new int[n];
        size = new int[n];
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            id[i] = i;
            size[i] = 1;
        }
    }
 
    public void union(int a, int b) {
        int root_a = root(a);
        int root_b = root(b);
 
        if(root_a == root_b) {
            return;
        }
 
        // 为了保持树的平衡
        if(size[root_a] < size[root_b]) {
            id[root_a] = id[root_b];
            size[root_b] += size[root_a];
        else {
            id[root_b] = id[root_a];
            size[root_a] += size[root_b];
        }
    }
 
    public boolean connected(int a, int b) {
        return root(a) == root(b);
    }
 
    public int root(int x) {
        while(x != id[x]) {
            id[x] = id[id[x]]; // 路径压缩
            x = id[x];
        }
        return x;
    }
}


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普林斯顿大学公开课 算法1-10:并检查集合-高速整合方法优化

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原文地址:http://www.cnblogs.com/gcczhongduan/p/4844973.html

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