【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)

简介: 【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:

image.png

(遍历的实质:找到每个顶点的邻接点的过程)


图的遍历特点

image.png


解决重复遍历方法

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图的遍历

image.png


1、深度优先遍历(DFS)

方法:

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例子:

image.png

(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)

image.png

思想思路  

(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:

0.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.

  1. 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.
  2. 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。
  3. 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.
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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.
  9. 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)

image.png

结论:

稠密图适用于邻接矩阵上进行深度遍历

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

image.png

例子(以连通图为例)

image.png

思想思路

image.png

(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

image.png

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。
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