图解题库 / 并查集

547. 省份数量

中等 含交互动画

学完这道你应该能: 说清它为什么用「并查集」,而不是死记步骤; 合上页面,自己默写出核心代码; 用 30 秒把思路讲清楚。

题目描述

城市之间有的相连。直接或间接相连的城市属于同一个省,求省份总数。

关系 = 0—1 相连,1—2 相连,3 独立
输出 = 2

思路解析

每个城市记一个「老大(根)」。查 = 顺着 parent 找到根;并 = 把一个城市的根挂到另一个的根下。根的个数 = 省份数。

初始:各自为政:一开始每个城市自成一省,自己是自己的老大(颜色各不同),省份数 = 4。

用 parent 数组记每个城市的老大。一开始 parent[i]=i,人人是自己的老大,共 4 个不同的根 = 4 个省。

0 — 1 相连:城市 0、1 相连:把 1 的老大设成 0。现在 0、1 同色(同一省),省份数减到 3。

1 — 2 相连:城市 1、2 相连:1 的老大是 0,于是把 2 也挂到 0 下面。0、1、2 连成一片,省份数 = 2。

再连已同组的:若再遇到「0 和 2 相连」:一查它俩老大都是 0,已经同省,省份数不变。这是并查集自动去重的关键。

结果:处理完所有关系:{0,1,2} 一个省、{3} 一个省,共 2 个省。

最后遍历所有城市求各自的根:find(0)=find(1)=find(2)=0、find(3)=3,共 2 个不同的根 → 2 个省。

凡是「动态地把元素并组、问有几组/是否连通」,并查集最快:朋友圈、连通网络、冗余连接都用它。

参考代码(Python)

Python
1parent = list(range(n))             # 一开始各自为根
2def find(x):                        # 查:找老大
3    while parent[x] != x: x = parent[x]
4    return x
5def union(a, b):                    # 并:认同一个老大
6    parent[find(a)] = find(b)
7for i in range(n):
8    for j in range(i+1, n):
9        if isConnected[i][j]: union(i, j)
10return len({find(i) for i in range(n)})    # 不同根的个数

复杂度分析

  • 时间复杂度:≈ O(n²) —— 遍历关系矩阵
  • 空间复杂度:O(n) —— parent 数组

套路模板

记住骨架:parent 数组、find 顺藤找根、union 把根挂根、数不同根 = 组数。朋友圈、冗余连接、等式方程全是它。

Python
1# 「动态合并、问几组 / 是否连通」都套
2parent = list(range(n))
3def find(x):
4    while parent[x] != x:
5        parent[x] = parent[parent[x]]   # 路径压缩(可选)
6        x = parent[x]
7    return x
8def union(a, b): parent[find(a)] = find(b)   # 并的是class="cl-str">"根"
9# 合并所有关系后: len({find(i) for i in range(n)}) = 组数

易错点

  • union 写成 parent[a]=b → ✅ parent[find(a)] = find(b)(要挂的是「根」,不是节点本身)
  • 数省份时漏更新计数 → ✅ 最后统计不同 find(i) 的个数最稳(避免合并时漏减)

以上文字与上方动画完全同一思路:先看动画建立直觉 → 读文字巩固 → 关掉页面自己默写一遍代码,能写出来才算真的掌握

下一题 →232. 用栈实现队列 ← 返回题库