OpenCV图像拼接（8）用于实现并查集（也称为不相交集合）数据结构类cv::detail::DisjointSets

• 操作系统：ubuntu22.04
• OpenCV版本：OpenCV4.9
• IDE:Visual Studio Code
• 编程语言：C++11

算法描述

cv::detail::DisjointSets 类是OpenCV库中用于实现不相交集合（也称为并查集）数据结构的类。该数据结构常用于处理动态连接性问题，特别是在需要高效地合并集合和查找集合代表元素的场景中非常有用。它广泛应用于图像处理、计算机视觉任务中的图分割、连通域标记等。

主要成员函数

• 构造函数
  DisjointSets(int elem_count);
  根据给定的元素数量初始化不相交集。这通常涉及初始化parent和rank（或size）数组，使得每个元素都是自己的父节点，并且初始秩或大小为0或1。

• findSetByElem
  int findSetByElem(int elem);
  查找指定元素所属集合的代表元素。此过程通常包括路径压缩优化，即在查找的同时将沿途的所有节点直接连接到根节点，以加速后续查询。

• mergeSets
  void mergeSets(int elem1, int elem2);
  合并包含两个指定元素的集合。此过程通常采用按秩（或按大小）合并的策略，即将较矮（或较小）的树作为子树连接到较高的（或较大的）树上，以保持整体树结构尽可能扁平。

• reset
  void reset();
  重置不相交集对象的状态，使其回到初始化后的状态。所有元素再次成为它们自己的父节点，所有秩或大小重置为其初始值。

请注意，由于 cv::detail::DisjointSets 是定义在 cv::detail 命名空间下，这意味着它可能是为内部使用设计的，或者至少不是库的公共API的一部分。因此，它的具体实现细节可能在不同版本之间有所变化，也可能没有详细的官方文档描述。

使用这个类时，你主要关注的是如何利用它提供的高效机制来管理一组不相交的动态集合，特别是当你需要频繁进行合并和查找操作时。例如，在图像处理任务中，如分割算法、边缘检测等场景下，该类可以提供强有力的支持。

代码示例

#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace cv;
using namespace cv::detail;
using namespace std;

int main()
{
    // 初始化不相交集，假设我们有10个元素
    int num_elements = 10;
    DisjointSets djs( num_elements );

    // 合并一些集合
    djs.mergeSets( 0, 1 );  // 合并包含元素0和元素1的集合
    djs.mergeSets( 1, 2 );  // 现在0, 1, 2都在同一个集合中
    djs.mergeSets( 3, 4 );  // 合并包含元素3和元素4的集合

    // 查找某些元素所属的集合代表元素
    cout << "Find set representative for element 0: " << djs.findSetByElem( 0 ) << endl;
    cout << "Find set representative for element 2: " << djs.findSetByElem( 2 ) << endl;
    cout << "Find set representative for element 3: " << djs.findSetByElem( 3 ) << endl;
    cout << "Find set representative for element 5: " << djs.findSetByElem( 5 ) << endl;  // 未被合并的元素

    // 手动重置不相交集
    djs = DisjointSets( num_elements );

    // 再次查找元素0所属的集合代表元素，应该返回其自身，因为它现在是一个独立的集合
    cout << "After manual reset, find set representative for element 0: " << djs.findSetByElem( 0 ) << endl;

    return 0;
}

运行结果

Find set representative for element 0: 1
Find set representative for element 2: 1
Find set representative for element 3: 4
Find set representative for element 5: 5
After manual reset, find set representative for element 0: 0