【数据结构和算法】图的遍历(深度优先遍历DFS与广度优先遍历BFS)

图的遍历

  • 遍历定义:
      从已给的连通图中某一个顶点出发,沿着一些边仿遍图中所有的顶点,且使每个顶点仅被访问一次,叫做图的遍历,它是图的基本运算。
    (遍历的实质:找到每个顶点的邻接点的过程)

  • 图的遍历特点
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  • 解决重复遍历方法
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  • 图的遍历
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1、深度优先遍历(DFS)

  • 方法:
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  • 例子:
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    (连通图的深度优先遍历类似于树的先跟遍历,走不动再往回退)

  • 思想思路 在这里插入图片描述
    (其中辅助数组visited[n],一开始初始化为0,访问到就初始化为1。)

  • 大致算法实现

void DFS(AMraph G, int v){	//图G为邻接矩阵类型
	cout << v;				//访问第v个顶点
	visited[v] = true;		//做标志
	for( w = 0; w < G.vexnum; w++)	//依次检查邻接矩阵v所在的行
	{
 		if(G.arcs[v][w] != 0 && ! visited[w])	//如果w是v的邻接点,且w未被访问,则递归调用DFS
 			DFS(G,w);
 	}
}
  • 简单分析代码实现过程:
  1. 以上图为例,首先以2为起点出发,在邻接表中找到2指向1和5,按顺序,首先先到1.
  2. 对1做标志,然后继续寻找下一个,在邻接表中找到2为第一个,但是2已经做了标志,所以继续找,找到3.
  3. 然后在3中找,首先是1,但是1已经做了标志,找其他的,找到了5.然后在5中开始寻找,但是5中全部都已经做了标志,什么也找不到,循环结束。
  4. 递归回到上一级3,3接着剩下的循环找6,但是6没有连接,所以循环也结束,继续递归上一级1.
  5. 1之前是循环找到了2,2完成了,所以到3,3也完成了,然后循环到4,4此时还没有做标志,所以进入4。
  6. 4中在邻接表中找到1,1已经作了标志不行,然后找到了6,6可以,递归到6。
  7. 但是在6的循环中,全部都不符合,所以循环结束,返回到4的循环。
  8. 4的循环找的是6,6为最后一个,所以4的循环也结束了,递归返回1的循环。
  9. 1上次循环到4,接着循环寻找,但是56都不符合条件,递归返回到起点2.
  10. 而起点2开始循环到1,所以接着循环。但是其他的已经没有符合条件的,所以2的循环也结束,此时遍历完。
  • DFS算法效率分析(以无向图为例)
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    结论:
  1. 稠密图适用于邻接矩阵上进行深度遍历
  2. 稀疏图适用于在邻接表上进行深度遍历

2、广度优先遍历(BFS)

  • 方法
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  • 例子(以连通图为例)
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  • 思想思路
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    (利用了一个队列对图进行广度优先算法的思路)

  • 大致算法实现
    按广度优先的非递归遍历连通图G

void BFS(Graph G,int v){	//按广度优先算法遍历(非递归)
	count << v;				//访问第v个顶点
	visited[v] = true;	
	InitQueue(Q);			//辅助队列Q初始化,置空
	EnQueue(Q,v);			//v进队
	while( !QueueEmpty(Q)){	//队列非空,就不断的将队列中的元素找到其其他的连接弧
		DeQueue(Q,u);		//队头元素出队并置为u
		//从第一个弧开始,不断的找下一条弧,再看下一条弧设计到的结点有无被访问
		for ( w = FirstAdjVex(G,u); w >= 0; w = NextAdjVex(G,u,w))
		{
			if( !visited[w] ){		//w为u的尚未访问的邻接顶点
				cout << w;			//表示出于w处
				visited[w] = true;	//如果没有做标志表示为走,做标志
				EnQueue(Q,w);		//w进队
			}
		}
	}
}
  • BFS算法效率分析
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DFS与BFS算法效率比较

  • 空间复杂度相同,都是O(n).(借用了堆栈或队列)
  • 时间复杂度只与存储结构(邻接矩阵n2或邻接表n+e)有关,而与搜索路径无关。

参考链接:青岛大学王老师的视频

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