算法与数据结构【30天】集训营——图的遍历之深度优先搜索、广度优先搜索(28)

深度优先搜索

深度优先搜索遍历类似于树的先序遍历(根左右)

深度优先搜索思想:假设初始状态是图中所有顶点均未被访问,则从某个顶点v出发,首先访问该顶点,然后依次从它的各个未被访问的邻接点出发深度优先搜索遍历图,直至图中所有和v有路径相通的顶点都被访问到。若此时尚有其他顶点未被访问到,则另选一个未被访问的顶点作起始点,重复上述过程,直至图中所有顶点都被访问到为止。

深度优先搜索是一个递归的过程 首先,选定一个出发点后进行遍历,如果有邻接的未被访问过的节点则继续前进。若不能继续前进,则回退一步再前进,若回退一步仍然不能前进,则连续回退至可以前进的位置为止。重复此过程,直到所有与选定点相通的所有顶点都被遍历。

深度优先遍历通常借助栈来实现算法

在这里插入图片描述

深度优先遍历顺序为 1->2->4->8->5->3->6->7

类似于二叉树的先序遍历思想

具体思想模板案例

图解过程

无向图深度优先搜索

以下图中所示无向图说明深度优先搜索遍历过程

在这里插入图片描述

  • 首先选取顶点A为起始点,输出A顶点信息,并标记A为已访问顶点
  • A的邻接顶点有(同一条边上的两个顶点称之为对方的邻接顶点)C、D、F,从中任意选取一个顶点前进。这里我们选取C顶点为前进位置顶点。输出C顶点信息,并标记C为已访问顶点。当前位置指向顶点C
  • 顶点C的邻接顶点有A、D和B,此时A已经标记为已访问顶点,因此不能继续访问。从B或者D中选取一个顶点前进,这里我们选取B顶点为- 前进位置顶点。输出B顶点信息,标记B顶点为已访问顶点。当前位置指向顶点B
  • 顶点B的邻接顶点只有C、E,C已被标记,不能继续访问,因此选取E为前进位置顶点,输出E顶点信息,标记E顶点,当前位置指向E
  • 顶点E的邻接顶点均已被标记,此时无法继续前进,则需要进行回退。将当前位置回退至顶点B
  • 顶点B的邻接顶点也均被标记,需要继续回退,当前位置回退至C
  • 顶点C可以前进的顶点位置为D,则输出D顶点信息,并标记D顶点。当前位置指向顶点D
  • 顶点D没有前进的顶点位置,因此需要回退操作。将当前位置回退至顶点C
  • 顶点C没有前进的顶点位置,继续回退,将当前位置回退至顶点A
  • 顶点A前进的顶点位置为F,输出F顶点信息,并标记F。将当前位置指向顶点F
  • 顶点F的前进顶点位置为G,输出G顶点信息,并标记G。将当前位置指向顶点G
  • 顶点G没有前进顶点位置,回退至F。当前位置指向F
  • 顶点F没有前进顶点位置,回退至A,当前位置指向A
  • 顶点A没有前进顶点位置,继续回退,发现没有可用回退的顶点,则以A为起始的遍历结束。若图中仍有未被访问的顶点,则选取未访问的- 顶点为起始点,继续执行此过程。直至所有顶点均被访问
  • 采用深度优先搜索遍历顺序为A->B->C->D->E->F->G->H

如果看不懂上面的演示,可以先看一下上面的模板案例,理解其思想之后,自己直接就可以写出来这些东西了,把我号他是栈操作即可!

有向图深度优先搜索

在这里插入图片描述

  • 以顶点A为起始点,输出A,并标记A。当前位置指向A
  • 以A为尾的边只有1条,且边的头为顶点B,则前进位置为顶点B,输出B,标记B。当前位置指向B
  • 顶点B可以前进的位置有C与F,选取F为前进位置,将F入栈,并标记F。当前位置指向F
  • 顶点F的前进位置为G,输出G,并标记G。当前位置指向G
  • 顶点G没有可以前进的位置,则回退至F,当前位置指向F
  • 顶点F没有可以前进的位置,继续回退至B,当前位置指向B
  • 顶点B可以前进位置为C和E,选取E,输出E,并标记E。当前位置指向E
  • 顶点E的前进位置为D和B,而B已经被标记为输出过,则输出D,并标记D。当前位置指向D
  • 顶点D的前进位置为C,输出C,并标记C。当前位置指向C
  • 顶点C没有前进位置,进行回退至D
  • 继续执行此过程,发现没有可以回退的顶点,以A为起始点的遍历过程结束。若图中仍有未被访问的顶点,则选取未访问的顶点为起始点,继续执行此过程。直至所有顶点均被访问。
  • 输出次序:A、B、F、G、E、D、C

注意,答案不唯一,按照其思想即可

在这里插入图片描述

广度优先搜索

参考案例模板

算法思想

广度优先搜索思想 从图中某顶点v出发,在访问了v之后依次访问v的各个未曾访问过的邻接点,然后分别从这些邻接点出发依次访问它们的邻接点,并使得“先被访问的顶点的邻接点先于后被访问的顶点的邻接点被访问,直至图中所有已被访问的顶点的邻接点都被访问到。如果此时图中尚有顶点未被访问,则需要另选一个未曾被访问过的顶点作为新的起始点,重复上述过程,直至图中所有顶点都被访问到为止。

算法特点

广度优先搜索类似于树的层次遍历,是按照一种由近及远的方式访问图的顶点。在进行广度优先搜索时需要使用队列存储顶点信息。

广度优先遍历通常借助队列来实现算法

图解过程

无向图的广度优先搜索

图所示的无向图,采用广度优先搜索过程。

重点是找到它的邻接顶点

在这里插入图片描述

(1)选取A为起始点,输出A,A入队列,标记A,当前位置指向A。

在这里插入图片描述

(2)队列头为A,A出队列。A的邻接顶点有B、E,输出B和E,将B和E入队,并标记B、E。当前位置指向A。

在这里插入图片描述
(3)队列头为B,B出队列。B的邻接顶点有C、D,输出C、D,将C、D入队列,并标记C、D。当前位置指向B。

在这里插入图片描述
(4)队列头为E,E出队列。E的邻接顶点有D、F,但是D已经被标记,因此输出F,将F入队列,并标记F。当前位置指向E。

在这里插入图片描述

(5)队列头为C,C出队列。C的邻接顶点有B、D,但B、D均被标记。无元素入队列。当前位置指向C。

在这里插入图片描述

(6)队列头为D,D出队列。D的邻接顶点有B、C、E,但是B、C、E均被标记,无元素入队列。当前位置指向D。

在这里插入图片描述
(7)队列头为F,F出队列。F的邻接顶点有G、H,输出G、H,将G、H入队列,并标记G、H。当前位置指向F。

在这里插入图片描述

(8)队列头为G,G出队列。G的邻接顶点有F,但F已被标记,无元素入队列。当前位置指向G。

在这里插入图片描述

(9)队列头为H,H出队列。H的邻接顶点有F,但F已被标记,无元素入队列。当前位置指向H。

在这里插入图片描述
(10)队列空,则以A为起始点的遍历结束。若图中仍有未被访问的顶点,则选取未访问的顶点为起始点,继续执行此过程。直至所有顶点均被访问。

则访问次序为:A、B、E、C、D、F、G、H

有向图的广度优先搜索

在这里插入图片描述
(1)选取A为起始点,输出A,将A入队列,标记A。

在这里插入图片描述
(2)队列头为A,A出队列。以A为尾的边有两条,对应的头分别为B、C,则A的邻接顶点有B、C。输出B、C,将B、C入队列,并标记B、C。

在这里插入图片描述

(3)队列头为B,B出队列。B的邻接顶点为C,C已经被标记,因此无新元素入队列。

在这里插入图片描述

(4)队列头为C,C出队列。C的邻接顶点有E、F。输出E、F,将E、F入队列,并标记E、F。

在这里插入图片描述

(5)队列头为E,E出队列。E的邻接顶点有G、H。输出G、H,将G、H入队列,并标记G、H。

在这里插入图片描述

(6)队列头为F,F出队列。F无邻接顶点。

在这里插入图片描述

(7)队列头为G,G出队列。G无邻接顶点。

在这里插入图片描述
(8)队列头为H,H出队列。H邻接顶点为E,但是E已被标记,无新元素入队列。

在这里插入图片描述(9)队列为空,以A为起始点的遍历过程结束,此时图中仍有D未被访问,则以D为起始点继续遍历。选取D为起始点,输出D,将D入队列,标记D。

在这里插入图片描述

(10)队列头为D,D出队列,D的邻接顶点为B,B已被标记,无新元素入队列。

在这里插入图片描述

(11)队列为空,且所有元素均被访问,广度优先搜索遍历过程结束。广度优先搜索的输出序列为:A->B->C->E->F->G->H->D。

总结而言,对于有向图的广度搜索就是首先确定好一个起始值,然后寻找其邻接顶点(就是以改点出发的第二个元素)作为其入队的元素,可以按照其大小进行入队(在前面的可以先入),然后就出队,又将出队的邻接顶点的元素入队,然后出队,然后循环,最后直到队列为空即可,最后进行没有访问到的,又开始执行…

在这里插入图片描述

总结

总而言之,深度搜索我们可以理解为栈操作,广度搜索我们可以理解为队列操作

每文一语

越是最后,越不应该放弃,加油!

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/weixin_47723732/article/details/127954473
今日推荐