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261. 以图判树

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题目描述

给定从 0 到 n-1 标号的 n 个结点，和一个无向边列表（每条边以结点对来表示），请编写一个函数用来判断这些边是否能够形成一个合法有效的树结构。

示例 1：

输入: n = 5, 边列表 edges = [[0,1], [0,2], [0,3], [1,4]]
输出: true

示例 2:

输入: n = 5, 边列表 edges = [[0,1], [1,2], [2,3], [1,3], [1,4]]
输出: false

注意：你可以假定边列表 edges 中不会出现重复的边。由于所有的边是无向边，边 [0,1] 和边 [1,0] 是相同的，因此不会同时出现在边列表 edges 中。

解法

并查集模板题。

模板 1——朴素并查集：

# 初始化，p存储每个点的父节点
p = list(range(n))

# 返回x的祖宗节点
def find(x):
    if p[x] != x:
        # 路径压缩
        p[x] = find(p[x])
    return p[x]

# 合并a和b所在的两个集合
p[find(a)] = find(b)

模板 2——维护 size 的并查集：

# 初始化，p存储每个点的父节点，size只有当节点是祖宗节点时才有意义，表示祖宗节点所在集合中，点的数量
p = list(range(n))
size = [1] * n

# 返回x的祖宗节点
def find(x):
    if p[x] != x:
        # 路径压缩
        p[x] = find(p[x])
    return p[x]

# 合并a和b所在的两个集合
if find(a) != find(b):
    size[find(b)] += size[find(a)]
    p[find(a)] = find(b)

模板 3——维护到祖宗节点距离的并查集：

# 初始化，p存储每个点的父节点，d[x]存储x到p[x]的距离
p = list(range(n))
d = [0] * n

# 返回x的祖宗节点
def find(x):
    if p[x] != x:
        t = find(p[x])
        d[x] += d[p[x]]
        p[x] = t
    return p[x]

# 合并a和b所在的两个集合
p[find(a)] = find(b)
d[find(a)] = distance

Python3

class Solution:
    def validTree(self, n: int, edges: List[List[int]]) -> bool:
        def find(x):
            if p[x] != x:
                p[x] = find(p[x])
            return p[x]

        p = list(range(n))
        for a, b in edges:
            if find(a) == find(b):
                return False
            p[find(a)] = find(b)
            n -= 1
        return n == 1

Java

class Solution {
    private int[] p;

    public boolean validTree(int n, int[][] edges) {
        p = new int[n];
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            p[i] = i;
        }
        for (int[] e : edges) {
            int a = e[0], b = e[1];
            if (find(a) == find(b)) {
                return false;
            }
            p[find(a)] = find(b);
            --n;
        }
        return n == 1;
    }

    private int find(int x) {
        if (p[x] != x) {
            p[x] = find(p[x]);
        }
        return p[x];
    }
}

C++

class Solution {
public:
    vector<int> p;

    bool validTree(int n, vector<vector<int>>& edges) {
        p.resize(n);
        for (int i = 0; i < n; ++i) p[i] = i;
        for (auto& e : edges)
        {
            int a = e[0], b = e[1];
            if (find(a) == find(b)) return 0;
            p[find(a)] = find(b);
            --n;
        }
        return n == 1;
    }

    int find(int x) {
        if (p[x] != x) p[x] = find(p[x]);
        return p[x];
    }
};

Go

func validTree(n int, edges [][]int) bool {
	p := make([]int, n)
	for i := range p {
		p[i] = i
	}
	var find func(x int) int
	find = func(x int) int {
		if p[x] != x {
			p[x] = find(p[x])
		}
		return p[x]
	}
	for _, e := range edges {
		a, b := e[0], e[1]
		if find(a) == find(b) {
			return false
		}
		p[find(a)] = find(b)
		n--
	}
	return n == 1
}

JavaScript

/**
 * @param {number} n
 * @param {number[][]} edges
 * @return {boolean}
 */
var validTree = function (n, edges) {
  let p = new Array(n);
  for (let i = 0; i < n; ++i) {
    p[i] = i;
  }
  function find(x) {
    if (p[x] != x) {
      p[x] = find(p[x]);
    }
    return p[x];
  }
  for (const [a, b] of edges) {
    if (find(a) == find(b)) {
      return false;
    }
    p[find(a)] = find(b);
    --n;
  }
  return n == 1;
};

...