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dsu算法

DSU算法,全稱Disjoint Set Union,主要用於處理不相交集合的合併問題,如圖的連通子圖、最小生成樹的Kruskal算法、求最近公共祖先等。

DSU算法的核心思想是使用路徑壓縮和併查集(Disjoint Set)數據結構。具體來說,DSU算法通過維護一個數組parent來表示每個節點的父節點,以及一個數組size來表示每個集合(或稱為聯通分量)的大小。初始時,每個節點都是根節點,其父節點指向自己,size為1。合併兩個集合時,將一個集合的根節點的父節點設定為另一個集合的根節點,並更新size值。查找節點p屬於哪個集合時,通過不斷查找父節點,直到找到根節點,這個過程也實現了路徑壓縮,使得之後的查找更加高效。

DSU算法的時間複雜度主要取決於合併操作的次數。在最壞情況下,每個元素都可能需要被合併一次,此時時間複雜度為O(nlogn)。但由於實際套用中合併操作的次數通常遠少於元素個數,DSU算法通常能提供接近線性的時間複雜度。

DSU算法的一個變種是基於輕重鏈的樹上啟發式合併(DSU on Tree),這種算法利用了樹的結構特性,通過最佳化合併過程中的計算量,將時間複雜度降低到O(nlogn)級別。具體來說,它利用了樹的重鏈數量是log級別的性質,每個點最多向每個重鏈更新一次,從而減少了重複計算。

總的來說,DSU算法是一種高效處理不相交集合合併問題的算法,其變種DSU on Tree進一步最佳化了其在樹上的套用。