ABC279-F BOX

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using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

class Program
{
    static string InputPattern = "InputX";

    static List<string> GetInputList()
    {
        var WillReturn = new List<string>();

        if (InputPattern == "Input1") {
            WillReturn.Add("5 10");
            WillReturn.Add("3 5");
            WillReturn.Add("1 1 4");
            WillReturn.Add("2 1");
            WillReturn.Add("2 4");
            WillReturn.Add("3 7");
            WillReturn.Add("1 3 1");
            WillReturn.Add("3 4");
            WillReturn.Add("1 1 4");
            WillReturn.Add("3 7");
            WillReturn.Add("3 6");
            //5
            //4
            //3
            //1
            //3
        }
        else {
            string wkStr;
            while ((wkStr = Console.ReadLine()) != null) WillReturn.Add(wkStr);
        }
        return WillReturn;
    }

    // 代表ボール[ボール]なDict;
    static Dictionary<int, int> mDictA = new Dictionary<int, int>();

    // 箱[ボール]なDict;
    static Dictionary<int, int> mDictB = new Dictionary<int, int>();

    // ボール[箱]なDict;
    static Dictionary<int, int> mDictC = new Dictionary<int, int>();

    static void Main()
    {
        List<string> InputList = GetInputList();

        int[] wkArr = { };
        Action<string> SplitAct = pStr =>
            wkArr = pStr.Split(' ').Select(pX => int.Parse(pX)).ToArray();

        SplitAct(InputList[0]);
        int N = wkArr[0];

        for (int I = 1; I <= N; I++) {
            mDictA[I] = I;
            mDictB[I] = I;
            mDictC[I] = I;
        }

        var sb = new System.Text.StringBuilder();
        int NextBall = N + 1;
        foreach (string EachStr in InputList.Skip(1)) {
            SplitAct(EachStr);

            int Type = wkArr[0];

            if (Type == 1) { // 箱にあるボールを移動
                int ToBox = wkArr[1];
                int FromBox = wkArr[2];

                // 移動元の箱にボールがない場合
                if (mDictC.ContainsKey(FromBox) == false) {
                    continue;
                }
                int MoveBall = mDictC[FromBox];

                // 移動先の箱にボールがない場合
                if (mDictC.ContainsKey(ToBox) == false) {
                    mDictB[MoveBall] = ToBox;
                    mDictC[ToBox] = MoveBall;
                }
                else {
                    int OyaBall = mDictC[ToBox];
                    mDictA[MoveBall] = OyaBall;
                    mDictB[MoveBall] = ToBox;
                }

                mDictC.Remove(FromBox);
            }
            if (Type == 2) { // 箱にボールを追加
                int ToBox = wkArr[1];
                if (mDictC.ContainsKey(ToBox)) {
                    int OyaBall = mDictC[ToBox];
                    mDictA[NextBall] = OyaBall;
                    mDictB[NextBall] = ToBox;
                }
                else {
                    mDictA[NextBall] = NextBall;
                    mDictB[NextBall] = ToBox;
                    mDictC[ToBox] = NextBall;
                }
                NextBall++;
            }
            if (Type == 3) { // ボールに入ってる箱の番号を答える
                int Ball = wkArr[1];

                var ChangeList = new List<int>(); // ポインタの付け替え用
                while (Ball != mDictA[Ball]) {
                    ChangeList.Add(Ball);
                    Ball = mDictA[Ball];
                }
                ChangeList.ForEach(pX => mDictA[pX] = Ball);
                int Box = mDictB[Ball];
                sb.Append(Box);
                sb.AppendLine();
            }
        }
        Console.Write(sb.ToString());
    }
}

解説

データベースのテーブル設計の要領で、
●DictA 代表ボール[ボール]
●DictB 箱[ボール]
●DictC 代表ボール[箱]
の3つのDictionaryを用意してます。

の3つのDictを更新してます。
DictAには、UnionFindの経路圧縮を行ってます。