Изменения

{{Определение| definition ='''Система (лес, объединение) непересекающихся множеств''' (СНМ, disjoint set forest, DSF, disjoint set union, DSTDSU) {{-- -}} иерархическая структура данных, поддерживающая позволяющая эффективно работать с множествами. __TOC__== Описание ==Структура хранит набор объектов (например, чисел от <tex> 0 </tex> до <tex> n - 1 </tex>) в виде непересекающихся множеств. У каждого множества есть конкретный представитель. Определены две операции :* <math> \mathrm{union(x, y) } </math> {{ --- объединения множеств}} объединяет множества, содержащих содержащие <tex> x </tex> и <tex> y, и </tex>* <math> \mathrm{find(kx) } </math> {{ - поиск -- }} возвращает представителя множества, которому принадлежит элемент kв котором находится <tex> x </tex>Для любого элемента множества представитель всегда одинаковый.Поэтому чтобы проверить принадлежность элементов <tex> x </tex> и <tex> y </tex> одному множеству достаточно сравнить <math> \mathrm{find (x)}</math> и <math> \mathrm{find(y)}</math>.

<!--'''Оценка работы:'''{| class="wikitable" border="1" |init |find |union |- |<tex>O(n)</tex> |<tex>O(1)</tex> |<tex>O(n)</tex> |}--> Пусть в массиве s хранятся номера множеств, в <tex> s[i] </tex> будет храниться номер множества, к которому принадлежит <tex> i </tex>. Этот номер отождествляет множество, <math> \mathrm{find} </math> возвращает именно его. Тогда <math> \mathrm{find} </math>, очевидно, будет работать за <tex>O(1)</tex>. Чтобы объединить множества a <tex> x </tex> и b<tex> y </tex>, надо изменить все <tex> s[i]</tex>, равные aномеру множества <tex> x </tex>, на bномер <tex> y </tex>. Тогда <math> \mathrm{union } </math> работает за <tex>O(n)</tex>.  '''int''' s[n] '''func''' init(): '''for''' i = 0 '''to''' n - 1 s[i] = i <font color=green> // сначала каждый элемент лежит в своем множестве </font>  '''int''' find(k): '''return''' s[k]

Псевдокод: int s[n] init(): for i = 0 to s.size - 1: s[i] = i//сначала каждый элемент лежит в своем множестве find(k): return s[k] '''func''' union(x, y): '''if ''' s[x] == s[y]: '''return''' '''else:'''

'''for ''' i = 0 '''to s.size ''' n - 1: '''if ''' s[i] == t:

Пусть каждое <!--'''Оценка работы:'''{| class="wikitable" border="1" |init |find |union |- |<tex>O(n)</tex> |<tex>O(n)</tex> |<tex>O(1)</tex> |}--> Будем хранить множество хранится в виде списка. Вначале создается n списков, в котором каждый элемент является представителем своего множества. Для каждого элемента списка будем хранить храним ссылку на родительский следующий элемент(parent) и ссылку указатель на <tex> head </tex>, который является представителем. Для того чтобы найти представителя, нужно перейти по ссылке на хвост<tex> head </tex>. Значит <math> \mathrm{find} </math> работает за <tex> O(tail1)</tex>. Тогда для  Для объединения множеств надо будет просто перекинуть ссылку parent потребуется объединить два списка и обновить ссылки на хвост другого множества<tex> head </tex>. Таким образом, <math> \mathrm{union } </math> работает за <tex> O(1n)</tex>.Чтобы объединить два списка, нужно хранить ссылку на <tex> tail </tex>.Ее можно хранить в голове списка.  '''struct''' SetItem '''int''' data '''SetItem''' head '''SetItem''' next '''SetItem''' tail

Для того, чтобы найти элемент в одном из множеств, надо идти по parent 'ам, пока он не указывает на Null - тогда мы нашли элемент-представитель. Таким образом, find работает за O(''SetItem''' s[n).]

Псевдокод: list s[n] '''func''' init(): '''for ''' i = 0 '''to ''' n - 1: s[i].set data = i s[i].parent head = Nulls[i]

s[i].next = null  '''int''' find('''SetItem''' x): <font color=green> //подразумевается, что <tex> x </tex> {{ - -- }} ссылка на один из элементов</font> while x.parent != Null: x = '''return''' x.parent return xhead.setdata '''func''' union('''SetItem''' x, '''SetItem''' y):<font color=green> //здесь важно, что <tex> x </tex> и <tex> y </tex> {{ -- представители - }} элементы множеств</font> x = x.head y = y.head '''if ''' x == y: '''return''' x.tail.next = y <font color=green> // соединим списки </font> x.tail = y.tail <font color=green> // сделаем корректную ссылку на <tex> tail </tex> в <tex> head</tex></font> else:'''while''' y <tex> \neq </tex> null <font color=green> // скорректируем ссылки на <tex> head </tex> у элементов множества <tex> y </tex> </font> y.parent head = x y = y.tailnext  x[[Файл:DSU_list_example.tail png|800px|center|Пример объединения двух множеств (union)]] == Другие реализации ==* [[СНМ (списки с весовой эвристикой)]]* [[СНМ (реализация с помощью леса корневых деревьев)]] == Источники информации == y*[http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D0%BD%D0%B5%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%B5%D0%BA%D0%B0%D1%8E%D1%89%D0%B8%D1%85%D1%81%D1%8F_%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%B6%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2 Википедия {{---}} Система непересекающихся множеств]* [http://habrahabr.ru/blogs/algorithm/104772/ Система непересекающихся множеств и её применения]* Т. Кормен - Алгоритмы, построение и анализ. Второе издание. Часть V. Глава 21.tail [[Категория: Дискретная математика и алгоритмы]][[Категория: Структуры данных]]