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Informatik Datenstrukturen – Union-Find und Zusammenhang

14 KartenInformatikatrio27.09.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Informatik“ · 14 Karten · von atrio. Beispiele: Was verwaltet die Union-Find-Datenstruktur? · Welche zwei Grundoperationen bietet Uni…

Karten

14 Karten
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Was verwaltet die Union-Find-Datenstruktur?

Rückseite

Sie verwaltet eine Partition einer Menge in disjunkte Teilmengen und unterstützt Operationen zum Zusammenführen und Auffinden der Repräsentanten.

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Welche zwei Grundoperationen bietet Union-Find an?

Rückseite

Find(x) liefert den Repräsentanten der Menge, die x enthält; Union(x, y) vereint die Mengen, die x und y enthalten.

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Wie wird die Menge eines Elements im Find-Algorithmus bestimmt?

Rückseite

Man folgt den Elternzeigern vom Element bis zur Wurzel, die sich selbst als Elternteil referenziert – diese Wurzel ist der Repräsentant.

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Was bewirkt Path Compression bei der Find-Operation?

Rückseite

Alle besuchten Knoten auf dem Pfad zur Wurzel werden direkt mit der Wurzel verknüpft, wodurch spätere Find-Aufrufe beschleunigt werden.

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Was bedeutet Union by Rank?

Rückseite

Der Baum mit kleinerem Rang (Höhenapproximation) wird unter den Baum mit größerem Rang gehängt, um die Baumhöhe minimal zu halten.

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Was ist der Unterschied zwischen Union by Rank und Union by Size?

Rückseite

Union by Rank nutzt eine obere Schranke der Baumhöhe, Union by Size die exakte Knotenzahl; beide garantieren logarithmische Höhe ohne Path Compression.

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Wie lautet die amortisierte Laufzeit von Find und Union mit beiden Optimierungen?

Rückseite

O(α(n)) pro Operation, wobei α die inverse Ackermann-Funktion ist – für alle praktischen Eingabegrößen ≤ 4.

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Wofür steht α(n) in der Laufzeitanalyse von Union-Find?

Rückseite

Die inverse Ackermann-Funktion, die extrem langsam wächst; für n ≤ 2^65536 gilt α(n) ≤ 4.

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Wie erkennt man mit Union-Find einen Zyklus in einem ungerichteten Graphen?

Rückseite

Für jede Kante (u,v): Falls Find(u) == Find(v), schließt die Kante einen Zyklus; andernfalls Union(u,v).

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Welche Rolle spielt Union-Find im Kruskal-Algorithmus?

Rückseite

Er prüft bei jeder Kante in Gewichtssortierung, ob ihre Endpunkte bereits im gleichen Baum liegen (Zyklus), und fügt sie sonst zum MST hinzu.

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Wie initialisiert man Union-Find für n Elemente?

Rückseite

Jedes Element wird zur eigenen Menge: parent[i] = i, rank[i] = 0 (oder size[i] = 1).

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Was ist der Repräsentant einer Menge in Union-Find?

Rückseite

Die Wurzel des zugehörigen Baums, die sich selbst als Elternteil hat; alle Elemente der Menge zeigen direkt oder indirekt auf sie.

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Warum funktioniert Path Compression nicht rekursiv ohne Stack-Überlauf bei großen n?

Rückseite

Rekursionstiefe entspricht Baumhöhe; ohne Path Compression kann diese Θ(n) betragen. Iterative Implementierung vermeidet Stack-Probleme.

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Wann sind zwei Elemente in derselben Zusammenhaltskomponente?

Rückseite

Genau dann, wenn Find(x) == Find(y) gilt – beide haben denselben Repräsentanten in der Union-Find-Struktur.

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