多个集合合并成没有交集的集合-实现
2012-08-14 17:50
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1、问题描述
将多个集合合并成没有交集的集合。
给定一个字符串的集合,格式如:{aaa bbb ccc}, {bbb ddd},{eee fff},{ggg},{ddd hhh}要求将其中交集不为空的集合合并,要求合并完成后的集合之间无交集,例如上例应输出{aaa bbb ccc ddd hhh},{eee fff}, {ggg}。
(1)请描述你解决这个问题的思路;
(2)请给出主要的处理流程,算法,以及算法的复杂度
(3)请描述可能的改进。
2、分析
1. 假定每个集合编号为0,1,2,3...
2. 创建一个hash_map,key为字符串,value为一个链表,链表节点为字符串所在集合的编号。遍历所有的集合,将字符串和对应的集合编号插入到hash_map中去。
3. 创建一个长度等于集合个数的int数组,表示集合间的合并关系。例如,下标为5的元素值为3,表示将下标为5的集合合并到下标为3的集合中去。开始时将所有值都初始化为-1,表示集合间没有互相合并。在集合合并的过程中,我们将所有的字符串都合并到编号较小的集合中去。
遍历第二步中生成的hash_map,对于每个value中的链表,首先找到最小的集合编号(有些集合已经被合并过,需要顺着合并关系数组找到合并后的集合编号),然后将链表中所有编号的集合都合并到编号最小的集合中(通过更改合并关系数组)。
4.现在合并关系数组中值为-1的集合即为最终的集合,它的元素来源于所有直接或间接指向它的集合。
0: {aaa bbb ccc}
1: {bbb ddd}
2: {eee fff}
3: {ggg}
4: {ddd hhh}
生成的hash_map,和处理完每个值后的合并关系数组分别为
aaa: 0
bbb: 0, 1
ccc: 0
ddd: 1, 4
eee: 2
fff: 2
ggg: 3
hhh: 4
所以合并完后有三个集合,第0,1,4个集合合并到了一起,
第2,3个集合没有进行合并。
3、具体实现
[/code]
将多个集合合并成没有交集的集合。
给定一个字符串的集合,格式如:{aaa bbb ccc}, {bbb ddd},{eee fff},{ggg},{ddd hhh}要求将其中交集不为空的集合合并,要求合并完成后的集合之间无交集,例如上例应输出{aaa bbb ccc ddd hhh},{eee fff}, {ggg}。
(1)请描述你解决这个问题的思路;
(2)请给出主要的处理流程,算法,以及算法的复杂度
(3)请描述可能的改进。
2、分析
1. 假定每个集合编号为0,1,2,3...
2. 创建一个hash_map,key为字符串,value为一个链表,链表节点为字符串所在集合的编号。遍历所有的集合,将字符串和对应的集合编号插入到hash_map中去。
3. 创建一个长度等于集合个数的int数组,表示集合间的合并关系。例如,下标为5的元素值为3,表示将下标为5的集合合并到下标为3的集合中去。开始时将所有值都初始化为-1,表示集合间没有互相合并。在集合合并的过程中,我们将所有的字符串都合并到编号较小的集合中去。
遍历第二步中生成的hash_map,对于每个value中的链表,首先找到最小的集合编号(有些集合已经被合并过,需要顺着合并关系数组找到合并后的集合编号),然后将链表中所有编号的集合都合并到编号最小的集合中(通过更改合并关系数组)。
4.现在合并关系数组中值为-1的集合即为最终的集合,它的元素来源于所有直接或间接指向它的集合。
0: {aaa bbb ccc}
1: {bbb ddd}
2: {eee fff}
3: {ggg}
4: {ddd hhh}
生成的hash_map,和处理完每个值后的合并关系数组分别为
aaa: 0
bbb: 0, 1
ccc: 0
ddd: 1, 4
eee: 2
fff: 2
ggg: 3
hhh: 4
所以合并完后有三个集合,第0,1,4个集合合并到了一起,
第2,3个集合没有进行合并。
3、具体实现
[code] class DisjointSetProblem {
private final int SIZE = 7;
private int[] father;
private static List<Set<String>> resultList = new ArrayList<Set<String>>();
public static void main(String[] args) {
String[] str0 = { "aaa", "bbb", "ccc",};
String[] str1 = { "bbb", "ddd",};
String[] str2 = { "eee", "fff",};
String[] str3 = { "ggg",};
String[] str4 = { "ddd", "hhh",};
String[] str5 = { "xx", "yy",};
String[] str6 = { "zz", "yy",};
String[][] strs = { str0, str1, str2, str3, str4, str5, str6};
//change String[][] to List<Set>
for (String[] str : strs) {
//when I write--"Arraylist list=Arrays.asList(strArray)","addAll()" is unsupported for such a arraylist.
Set<String> set = new HashSet<String>();
set.addAll(Arrays.asList(str));
resultList.add(set);
}
DisjointSetProblem disjointSet = new DisjointSetProblem();
disjointSet.disjoin(strs);
}
/*
* 获取hashmap过程
* */
public void disjoin(String[][] strings) {
if (strings == null || strings.length < 2)
return;
initial();
// 获得hash_map:key为字符串,value为一个链表
Map<String, List<Integer>> map = storeInHashMap(strings);
// 并查集进行合并
union(map);
}
//in the beginning,each element is in its own "group".
public void initial() {
father = new int[SIZE];
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
father[i] = i;
}
}
/* Map<k,v>
* key:String
* value:List<Integer>-in which sets the string shows up.
*/
public Map<String, List<Integer>> storeInHashMap(String[][] strings) {
Map<String, List<Integer>> map = new HashMap<String, List<Integer>>();
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
for (String each : strings[i]) {
if (!map.containsKey(each)) {
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(i);
map.put(each, list);
} else {
map.get(each).add(i);
}
}
}
// 打印出map
System.out.println("集合映射所生成的hashmap为:");
printMap(map);
return map;
}
private void printMap(Map<String, List<Integer>> map) {
// TODO Auto-generated method stub
Iterator<Map.Entry<String, List<Integer>>> iter = map.entrySet()
.iterator();
while (iter.hasNext()) {
Map.Entry<String, List<Integer>> entry = iter.next();
String key = entry.getKey();
List<Integer> value = entry.getValue();
System.out.println(key + ":" + value);
}
System.out.println();
}
/*
* 对hashmap进行并查集合并操作
* */
public void union(Map<String, List<Integer>> map) {
Iterator<Map.Entry<String, List<Integer>>> it = map.entrySet()
.iterator();
while (it.hasNext()) {
Map.Entry<String, List<Integer>> entry = it.next();
List<Integer> value = entry.getValue();
unionHelp(value);//the arrays whose indexes are in the same list should be merged to one set.
}
// 打印出father父节点信息
System.out.println("hashmap集合合并之后的父节点信息为:");
printFather(father);//System.out.println("the father array is " + Arrays.toString(father));
printSetList(resultList);
//merge two sets
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
if (i != father[i]) {
// set:无重复元素
Set<String> dest = resultList.get(father[i]);
Set<String> source = resultList.get(i);
dest.addAll(source);
}
}
//clear a set which has been added.
// 当B集合添加到A集合后,清空B集合
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
if (i != father[i]) {
resultList.get(i).clear();
}
}
System.out.println("合并后:" + resultList);
}
public void unionHelp(List<Integer> list) {
int minFather = getFather(list.get(0));//list[0] is the smaller.
// 传过来的list参数已经排好序
for (int i = 0, size = list.size(); i < size; i++) {
//father[list.get(i)] = minFather;
unionHelp(list.get(0),list.get(i));
}
}
// 路径压缩
public int getFather(int x) {
while (x != father[x]) {
x = father[x];
}
return x;
}
private void printFather(int[] fatherNode) {
// TODO Auto-generated method stub
for (int node : fatherNode)
System.out.print(node + " ");
System.out.println();
}
private void printSetList(List<Set<String>> list) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.print("合并前:");
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
System.out.print(list.get(i) + " ");
}
System.out.println();
}
//general union in disjoin set.But we overload it in this case.
public void unionHelp(int x, int y) {
if (father[x] != father[y]) {
int fx = getFather(x);
int fy = getFather(y);
//merge two arrays to the array that has a smaller index.
if (fx < fy) {
father[y] = fx;
} else {
father[x] = fy;
}
}
}
}
[/code]
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