test/unittest/unionfind.test.cpp

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• Last update: 2026-10-13 06:02:01+09:00
• Problem: https://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=ITP1_1_A

Depends on

• UnionFind (src/data_structures/unionfind.hpp)

Code

#define PROBLEM "https://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=ITP1_1_A"

// UnionFind を愚直な実装 (連結成分の番号を付け直す) とランダムに比較する
// 問題の入力は使わず、すべて一致したら Hello World を出力する

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <random>
#include <vector>

#include "../../src/data_structures/unionfind.hpp"

int main() {
    std::mt19937 rng(314);
    bool ok = true;
    for (int rep = 0; rep < 3000 && ok; rep++) {
        int n = rng() % 10 + 1;
        // デフォルトコンストラクタで作ってから代入する
        UnionFind uf;
        uf = UnionFind(n);
        std::vector<int> comp(n);
        for (int i = 0; i < n; i++) comp[i] = i;
        for (int t = 0; t < 15; t++) {
            int a = rng() % n, b = rng() % n;
            auto res = uf.merge(a, b);
            bool expect_merged = comp[a] != comp[b];
            if (res.merged != expect_merged || static_cast<bool>(res) != expect_merged) ok = false;
            int ca = comp[a], cb = comp[b];
            for (int& c : comp) {
                if (c == cb) c = ca;
            }
            if (uf.leader(a) != res.leader) ok = false;
            for (int x = 0; x < n; x++) {
                // size: 同じ連結成分の頂点数
                if (uf.size(x) != (int)std::count(comp.begin(), comp.end(), comp[x])) ok = false;
            }
            // groups: 連結成分ごとの頂点のリスト (各リストは昇順)
            std::vector<std::vector<int>> expect;
            std::vector<int> seen(n, -1);
            for (int x = 0; x < n; x++) {
                if (seen[comp[x]] == -1) {
                    seen[comp[x]] = expect.size();
                    expect.push_back({});
                }
                expect[seen[comp[x]]].push_back(x);
            }
            auto g = uf.groups();
            std::sort(g.begin(), g.end());
            std::sort(expect.begin(), expect.end());
            if (g != expect) ok = false;
        }
    }
    if (ok) std::cout << "Hello World" << std::endl;
    else std::cerr << "failed" << std::endl;
}

#line 1 "test/unittest/unionfind.test.cpp"
#define PROBLEM "https://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=ITP1_1_A"

// UnionFind を愚直な実装 (連結成分の番号を付け直す) とランダムに比較する
// 問題の入力は使わず、すべて一致したら Hello World を出力する

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <random>
#include <vector>

#line 2 "src/data_structures/unionfind.hpp"

/**
 * @file unionfind.hpp
 * @brief UnionFind
 */

#line 9 "src/data_structures/unionfind.hpp"
#include <cassert>
#line 11 "src/data_structures/unionfind.hpp"

/**
 * @brief 無向グラフに対して「辺の追加」、「2頂点が連結かの判定」をする
 */
struct UnionFind {
   protected:
    int _n;
    // 負ならサイズ、非負なら親
    std::vector<int> parent_or_size;

   public:
    /**
     * @brief merge の戻り値
     *
     * if (uf.merge(a, b)) で新しく統合したかを判定でき、
     * auto [r, merged] = uf.merge(a, b); で代表元も受け取れる
     */
    struct MergeResult {
        int leader;   //!< 統合後の代表元
        bool merged;  //!< 新しく統合したか (もともと同じ連結成分なら false)
        explicit operator bool() const { return merged; }
    };

    UnionFind() : _n(0) {}
    explicit UnionFind(int n) : _n(n), parent_or_size(n, -1) {}

    /**
     * @brief 辺(a,b)を足す
     * @return 統合後の代表元と、新しく統合したか
     */
    MergeResult merge(int a, int b) {
        assert(0 <= a && a < _n);
        assert(0 <= b && b < _n);
        int x = leader(a), y = leader(b);
        if (x == y) return {x, false};
        if (-parent_or_size[x] < -parent_or_size[y]) std::swap(x, y);
        parent_or_size[x] += parent_or_size[y];
        parent_or_size[y] = x;
        return {x, true};
    }
    /**
     * @brief 頂点a,bが連結かどうか
     */
    bool same(int a, int b) {
        assert(0 <= a && a < _n);
        assert(0 <= b && b < _n);
        return leader(a) == leader(b);
    }
    /**
     * @brief 頂点aの属する連結成分の代表元
     */
    int leader(int a) {
        assert(0 <= a && a < _n);
        if (parent_or_size[a] < 0) return a;
        int x = a;
        while (parent_or_size[x] >= 0) {
            x = parent_or_size[x];
        }
        while (parent_or_size[a] >= 0) {
            int t = parent_or_size[a];
            parent_or_size[a] = x;
            a = t;
        }
        return x;
    }
    /**
     * @brief 頂点aの属する連結成分のサイズ
     */
    int size(int a) {
        assert(0 <= a && a < _n);
        return -parent_or_size[leader(a)];
    }
    /**
     * @brief グラフを連結成分に分け、その情報を返す
     * @return 「一つの連結成分の頂点番号のリスト」のリスト
     */
    std::vector<std::vector<int>> groups() {
        std::vector<int> leader_buf(_n), group_size(_n);
        for (int i = 0; i < _n; i++) {
            leader_buf[i] = leader(i);
            group_size[leader_buf[i]]++;
        }
        std::vector<std::vector<int>> result(_n);
        for (int i = 0; i < _n; i++) {
            result[i].reserve(group_size[i]);
        }
        for (int i = 0; i < _n; i++) {
            result[leader_buf[i]].push_back(i);
        }
        result.erase(
            std::remove_if(result.begin(), result.end(),
                           [&](const std::vector<int>& v) { return v.empty(); }),
            result.end());
        return result;
    }
};
#line 12 "test/unittest/unionfind.test.cpp"

int main() {
    std::mt19937 rng(314);
    bool ok = true;
    for (int rep = 0; rep < 3000 && ok; rep++) {
        int n = rng() % 10 + 1;
        // デフォルトコンストラクタで作ってから代入する
        UnionFind uf;
        uf = UnionFind(n);
        std::vector<int> comp(n);
        for (int i = 0; i < n; i++) comp[i] = i;
        for (int t = 0; t < 15; t++) {
            int a = rng() % n, b = rng() % n;
            auto res = uf.merge(a, b);
            bool expect_merged = comp[a] != comp[b];
            if (res.merged != expect_merged || static_cast<bool>(res) != expect_merged) ok = false;
            int ca = comp[a], cb = comp[b];
            for (int& c : comp) {
                if (c == cb) c = ca;
            }
            if (uf.leader(a) != res.leader) ok = false;
            for (int x = 0; x < n; x++) {
                // size: 同じ連結成分の頂点数
                if (uf.size(x) != (int)std::count(comp.begin(), comp.end(), comp[x])) ok = false;
            }
            // groups: 連結成分ごとの頂点のリスト (各リストは昇順)
            std::vector<std::vector<int>> expect;
            std::vector<int> seen(n, -1);
            for (int x = 0; x < n; x++) {
                if (seen[comp[x]] == -1) {
                    seen[comp[x]] = expect.size();
                    expect.push_back({});
                }
                expect[seen[comp[x]]].push_back(x);
            }
            auto g = uf.groups();
            std::sort(g.begin(), g.end());
            std::sort(expect.begin(), expect.end());
            if (g != expect) ok = false;
        }
    }
    if (ok) std::cout << "Hello World" << std::endl;
    else std::cerr << "failed" << std::endl;
}

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