2026-07-19:增量偶权环查询。用go语言,有一个包含 n 个节点的无向图,节点编号从 0 到 n-1,初始时图中不存在任何边。现在给定一个边序列 edg

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2026-07-19:增量偶权环查询。用go语言,有一个包含 n 个节点的无向图,节点编号从 0 到 n-1,初始时图中不存在任何边。现在给定一个边序列 edges,其中每个元素都表示一条边,包含两个端点和一个权重,权重的取值只能是 0 或 1。

你需要按照这个序列的顺序逐条处理边:对于当前这条边,判断如果将其加入当前图中,是否会导致出现某个环的边权重之和为奇数。

只有当所有环的边权和都是偶数时,才真正把这条边加入图中;否则就忽略它。最终统计并返回按照此规则成功添加到图中的边的总数。

3 <= n <= 50000。

1 <= edges.length <= 50000。

edges[i] = [ui, vi, wi]。

0 <= ui < vi < n。

所有边都是唯一的。

wi = 0 或 wi = 1。

输入: n = 3, edges = [[0,1,1],[1,2,1],[0,2,1]]。

输出: 2。

解释:

在这里插入图片描述

[0, 1, 1]:添加节点 0 和节点 1 之间的边,权重为 1。

[1, 2, 1]:添加节点 1 和节点 2 之间的边,权重为 1。

[0, 2, 1]:节点 0 和节点 2 之间的边(图中的虚线)不被添加,因为环 0 - 1 - 2 - 0 的边权和为 1 + 1 + 1 = 3(奇数)。

题目来自力扣3887。

大体步骤如下:

步骤 1:问题转化与数据结构初始化

  1. 转化判定条件
    边权为 0 或 1,因此一个环的边权和为偶数 (\Longleftrightarrow) 环上所有边权的异或和为 0。
    如果图中所有环的异或和都为 0,那么图中任意两个节点之间的任意路径的异或和都是唯一确定的(与路径无关)。这个性质正是我们维护的目标。

  2. 设计并查集
    使用一个带权并查集,包含两个长度为 (n) 的数组:

    • fa[x]:节点 (x) 的父节点,初始时每个节点的父节点都是自己。
    • dis[x]:从节点 (x) 到其父节点 fa[x] 的路径上的边权异或和。初始时所有 dis[x] = 0

    当并查集中一棵树被维护好时,对任意节点 (x),我们可以通过不断向上查找根,同时累积 dis 值,得到 (x) 到整棵树根节点的异或距离。


步骤 2:定义带路径压缩的 find 操作

  1. 递归查找根节点
    对于节点 (x),如果 fa[x] != x,说明它不是根,先递归地找到 fa[x] 的根节点 root

  2. 更新异或距离(路径压缩)
    在递归返回时,已知 fa[x]root 的异或距离已经更新好,即 dis[fa[x]] 表示 fa[x]root 的异或和。
    我们希望把 (x) 直接连到 root 上,那么新的 dis[x] 应该是 (x) 到旧父节点 fa[x] 的异或和,再异或上 fa[x]root 的异或和。因此执行:
    dis[x] = dis[x] ^ dis[fa[x]]
    然后将 fa[x] 设为 root

  3. 返回根节点
    返回 root。这样,经过 find(x) 后,fa[x] 直接指向根,且 dis[x] 成为 (x) 到根的异或距离。


步骤 3:定义 merge 操作以处理一条边

输入一条边 (from, to, value),其中 value 是边权(0 或 1)。我们要判断这条边能否加入。

  1. 查找两端所在根及异或距离
    x = find(from)y = find(to)。此时:

    • dis[from]from 到根 x 的异或距离。
    • dis[to]to 到根 y 的异或距离。
  2. 情况 A:两端已在同一连通块(x == y)
    此时 fromto 之间已存在一条路径,该路径的异或和为 dis[from] ^ dis[to]
    如果加入当前边,会形成一个新环,环的异或和为:
    (dis[from] ^ dis[to]) ^ value
    要使得环的边权和为偶数,必须满足异或和为 0,即
    dis[from] ^ dis[to] == value

    • 若相等,说明加入后不会产生奇权环,接受该边,返回 true(但图结构不变,因为已经在同一连通块中,无需再连边)。
    • 若不等,说明会产生奇权环,拒绝该边,返回 false,不修改图。
  3. 情况 B:两端不在同一连通块(x != y)
    此时加入这条边不会形成任何环(因为原本不连通),所以一定满足“所有环边权和为偶数”的条件,我们接受该边,并需要将两棵树合并。
    合并时,我们要为新的连接关系设置 dis 值,使得从 fromto 的异或距离等于 value
    设我们要将根 x 接到根 y 上,即设置 fa[x] = y。那么需要确定 dis[x](从 xy 的边权异或值),使得路径 from → x → y → to 的总异或和等于 value
    这个路径的异或和为:dis[from] ^ dis[x] ^ dis[to]
    令其等于 value
    dis[from] ^ dis[x] ^ dis[to] = value
    解得 dis[x] = value ^ dis[from] ^ dis[to]
    执行赋值,完成合并,返回 true


步骤 4:主流程:依次处理所有边

  1. 初始化并查集,ans = 0
  2. 遍历边列表 edges,对每条边调用 merge(from, to, weight)
  3. 如果 merge 返回 true,则 ans 加一。
  4. 遍历结束后,ans 即为成功添加到图中的边的总数。

步骤 5:示例验证(n=3, edges=[[0,1,1],[1,2,1],[0,2,1]])

  • 初始:节点 0,1,2 各自独立。
  • 边 [0,1,1]:find(0)=0, find(1)=1,不同根,合并。dis[0] = 1 ^ 0 ^ 0 = 1fa[0]=1。加入成功,ans=1
  • 边 [1,2,1]:find(1)=1, find(2)=2,不同根,合并。dis[1] = 1 ^ 0 ^ 0 = 1fa[1]=2。此时 dis[0] 经过 find 压缩后会是 dis[0]^dis[1]=1^1=0,即 0 到根 2 的异或距离为 0。加入成功,ans=2
  • 边 [0,2,1]:find(0)=2, dis[0]=0find(2)=2, dis[2]=0。同根,检查 dis[0] ^ dis[2] = 0 是否等于 1?0 != 1,产生奇权环,拒绝。最终 ans=2

复杂度分析

  • 时间复杂度
    并查集使用了路径压缩,findmerge 操作的均摊时间复杂度几乎是常数级别,精确地说是反阿克曼函数 (O(\alpha(n)))。
    主循环处理 (m) 条边,每条边执行常数次 find 和简单运算,因此总时间复杂度为 (O(m \cdot \alpha(n)))。在数据范围内((n, m \leq 50000)),这非常高效。

  • 额外空间复杂度
    除了输入和少量变量外,我们维护了两个大小为 (n) 的数组 fadis,所以额外空间复杂度为 (O(n))。

Go完整代码如下:

package main

import (
	"fmt"
)

type unionFind struct {
	fa  []int // fa[x] 是 x 的代表元
	dis []int // dis[x] = 从 x 到 fa[x] 的路径异或和
}

func newUnionFind(n int) unionFind {
	fa := make([]int, n)
	dis := make([]int, n)
	for i := range fa {
		fa[i] = i
	}
	return unionFind{fa, dis}
}

func (u unionFind) find(x int) int {
	if u.fa[x] != x {
		root := u.find(u.fa[x])
		u.dis[x] ^= u.dis[u.fa[x]]
		u.fa[x] = root
	}
	return u.fa[x]
}

func (u unionFind) merge(from, to, value int) bool {
	x, y := u.find(from), u.find(to)
	if x == y {
		return u.dis[from]^u.dis[to] == value
	}
	u.dis[x] = value ^ u.dis[to] ^ u.dis[from]
	u.fa[x] = y
	return true
}

func numberOfEdgesAdded(n int, edges [][]int) (ans int) {
	uf := newUnionFind(n)
	for _, e := range edges {
		if uf.merge(e[0], e[1], e[2]) {
			ans++
		}
	}
	return
}

func main() {
	n := 3
	edges := [][]int{{0, 1, 1}, {1, 2, 1}, {0, 2, 1}}
	result := numberOfEdgesAdded(n, edges)
	fmt.Println(result)
}

在这里插入图片描述

Python完整代码如下:

# -*-coding:utf-8-*-

class UnionFind:
    def __init__(self, n: int):
        self.fa = list(range(n))      # 父节点(代表元)
        self.dis = [0] * n            # 到父节点的路径异或和

    def find(self, x: int) -> int:
        if self.fa[x] != x:
            root = self.find(self.fa[x])
            self.dis[x] ^= self.dis[self.fa[x]]
            self.fa[x] = root
        return self.fa[x]

    def merge(self, u: int, v: int, w: int) -> bool:
        """
        尝试加入权重为 w 的边 (u, v)。
        若不会产生奇数环(即异或条件满足)则真正合并并返回 True,
        否则返回 False。
        """
        x, y = self.find(u), self.find(v)
        if x == y:
            # 已连通:检查当前路径异或和是否等于 w
            return self.dis[u] ^ self.dis[v] == w
        # 未连通:合并两个集合
        self.dis[x] = w ^ self.dis[u] ^ self.dis[v]
        self.fa[x] = y
        return True


def numberOfEdgesAdded(n: int, edges: list[list[int]]) -> int:
    uf = UnionFind(n)
    ans = 0
    for u, v, w in edges:
        if uf.merge(u, v, w):
            ans += 1
    return ans


if __name__ == "__main__":
    n = 3
    edges = [[0, 1, 1], [1, 2, 1], [0, 2, 1]]
    print(numberOfEdgesAdded(n, edges)) 

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C++完整代码如下:

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

class UnionFind {
public:
    vector<int> fa;   // 父节点(代表元)
    vector<int> dis;  // 到父节点的路径异或和

    UnionFind(int n) : fa(n), dis(n, 0) {
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            fa[i] = i;
        }
    }

    int find(int x) {
        if (fa[x] != x) {
            int root = find(fa[x]);
            dis[x] ^= dis[fa[x]];
            fa[x] = root;
        }
        return fa[x];
    }

    // 尝试加入权值为 w 的边 (u, v)
    // 返回 true 表示加入后无矛盾,false 表示会产生奇数环(矛盾)
    bool merge(int u, int v, int w) {
        int x = find(u), y = find(v);
        if (x == y) {
            // 已连通,检查当前路径异或和是否等于 w
            return (dis[u] ^ dis[v]) == w;
        }
        // 未连通,合并两个集合
        fa[x] = y;
        dis[x] = w ^ dis[u] ^ dis[v];
        return true;
    }
};

int numberOfEdgesAdded(int n, const vector<vector<int>>& edges) {
    UnionFind uf(n);
    int ans = 0;
    for (const auto& e : edges) {
        if (uf.merge(e[0], e[1], e[2])) {
            ++ans;
        }
    }
    return ans;
}

int main() {
    int n = 3;
    vector<vector<int>> edges = {{0, 1, 1}, {1, 2, 1}, {0, 2, 1}};
    int result = numberOfEdgesAdded(n, edges);
    cout << result << endl;
    return 0;
}

在这里插入图片描述