图的遍历
在图的遍历中我们一定要掌握两种最基础的算法:深度优先 和 广度优先。
深度优先遍历(DFS)
这种遍历算法可以想象成在玩迷宫,我们选择一个方向走到底,直至不能走了然后再返回一步继续尝试其他的方向,在代码中就是递归+回溯,这就是 深度优先遍历。
走过的点要做标记,标记过的不会再重复尝试,比如 0 -> 1,1 -> 0,否则已经走过的点 0 和 1 就会重复经过,陷入死循环。
如上图,从任何一个顶点开始,这里从 0 ,随机一个方向走下一步,将遍历过的点标记,以后不再走,直到走到尽头,再回退(回溯)一个点,这样我们就可以实现深度优先的遍历。
如上图有两个数组,左边用一个数组记录了遍历的路径,索引是节点,值是父节点位置,右边的数组记录了是否已经标记过,T 代表是,f 代表否。
没看懂?没关系,我一步一步的写出来, 举例如下:
遍历路径 | 已经遍历进行标记的点 |
A | A |
A -> B | A,B |
A -> B -> E | A,B,E |
A -> B -> E -> D | A,B,E,D |
A -> B -> E -> D -> C | A,B,E,D,C |
A -> B -> E -> D(回溯,因为C子节点都被标记了) | A,B,E,D,C |
A -> B -> E (回溯,跟D有关的点都被标记) | A,B,E,D,C |
A -> B (回溯,跟E有关的点都被标记) | A,B,E,D,C |
A -> B -> F (C被标记,不用走) | A,B,E,D,C,F |
A -> B -> F -> G | A,B,E,D,C,F,G |
..... | ....... |
广度优先遍历(BFS)
广度优先遍历同深度优先不同,他的主旨是先遍历同级,再遍历下级。类似于树的层遍历。
方法是每遍历一个点,优先把他的所有子节点加入到队尾,再从队头取出一个点出来,这样可以保证优先遍历同层, 直至队列为空
走过的点依然要标记,防止死循环。
如下图,从0开始遍历。
如下表所示,我先将1入队列
队列 |
入队列节点 |
出队列节点 |
已经标记的节点 |
[o] |
1,2,3 |
0 |
0,1,2,3 |
[1,2,3] |
没有(这里没有入队列,因为2,3是已经标记的节点) |
1 |
0,1,2,3 |
[2,3,5,6] |
5 6(0,1已经被标记,不会入队列) |
2 |
0,1,2,3,5,6 |
... | ... |
... |
... |
说那么多不如来做做题!
解救美女
有一天,小美和你去玩迷宫,但是方向感不好的小美很快就迷路了,你得知之后便去营救,你已经弄清楚了迷宫的地图
1. BFS广度优先解决: 现在你要知道你从当前位置出发是否能够到达小美的位置。
2. DFS深度度优先解决: 现在要求你以最快的速度去解救小美,你能计算出最快需要几步么?以及求出其最快的路径。
- 1表示地图上的障碍物,0表示有路可以走
- 邻接矩阵(二维数组):
0(你) 0 1 00 0 0 00 0 1 00 1 0(小美) 00 0 0 1
答案见文末【阅读全文】
图的应用
- 社交网络:QQ推荐好友功能
- 知识图谱:推荐算法,数据挖掘
- 图数据库:Neo4j
- 路径问题:导航软件