BFS算法的实现

简介: BFS算法的实现

广度优先搜索也称为宽度优先搜索,简称广搜或者 BFS,是遍历图存储结构的一种算法,既适用于无向图(网),也适用于有向图(网)。


广度优先搜索以队列(deque)作为核心,其搜索核心是从始结点开始,寻找一步到达的合法可行点(可能存在其他条件限制),并加入队列,然后弹出始结点,由依次对队列中的结点执行寻找操作,直至队列为空。


我们首先创造一个队列,将初始结点V1加入,并且标记为已访问:

寻找从V1邻接点(可一步到达的点),加入队列中,标记结点已访问。

将头结点(V1)弹出队列。

重复上一步,寻找V2的未被访问的邻接点,加入,标记结点已访问。

弹出头结点V2:

寻找V3的未被访问的邻接点,并加入队列中,标记结点已访问:

弹出头结点V3,

将V4作为头结点去寻找未被访问过的邻接点,并加入队列中,标记结点已访问:

接下来,寻找V5的邻接点,发现是V8,但是V8已被访问过,故不做处理,弹出V5:

至此,图被完全遍历。


在暴力算法中,BFS被广泛用于求无权图的最短路径问题,因为BFS的操作其实就是类似于向平静的湖面投石子引起的一圈圈涟漪,最先碰到涟漪的鱼一定就是离石头最近的点。


以下是自我总结的模版

void bfs()
{
    queue<int>q;
    q.push(root);
    st[root]=true;
    while(q.size())
    {
        int t=q.front();
        q.pop();
        cout<<t<<" ";
        for(auto i:z[t])
        {
            if(!st[i])
            {
                st[i]=true;
                q.push(i);
            }
        }
    }
}

例题

题解

#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;
int n, m;
int x, y;
char a[50][50];//存迷宫的初始状态
int dis[50][50];//记录走过的所有距离
bool st[50][50];//判断这个点是否走过
int dx[4] = { 0,0,1,-1 };//
int dy[4] = { 1,-1,0,0 };//两者结合判断上下左右的方向


void bfs()
{
  queue<pair<int, int>>q; //queue嵌套pair 可以记录当前的坐标
  memset(dis, -1, sizeof dis); //将所有值都变成-1,如果输出-1则代表无法到达终点
  dis[1][1] = 1; //初始点为第1步
  st[1][1] = true; //特判标记
  q.push({ 1,1 }); //将1,1坐标push进pair 代表从1,1开始了
  while (!q.empty()) //q还有值
  {
    auto f = q.front();
    q.pop(); //将该值弹出去 寻找下一个方向
    int x = f.first; //x 为pair的第一个值
    int y = f.second;//y 为pair的第二个值

    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
      int tx = x + dx[i];
      int ty = y + dy[i];//四个方向都遍历一遍
      if (tx >= 1 && tx <= n && ty >= 1 && ty <= m && a[tx][ty] == '.' && st[tx][ty] == false)//tx,ty都在界,下一个方向是'.'且这个地方没走过
      {
        st[tx][ty] = true; //标记该地点
        dis[tx][ty] = dis[x][y] + 1; //距离+1
        q.push({ tx,ty });//pair记录该点的坐标
      }
    }
  }
  cout << dis[n][m]; //输出步数
}

signed main()
{
  cin >> n >> m;
  for (int i = 1; i <= n; i++)
  {
    for (int j = 1; j <= m; j++)
    {
      cin >> a[i][j];
    }
  }
  bfs();
  return 0;
}
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