python 回溯法 子集树模板 系列 —— 8、图的遍历

简介: 问题一个图:A --> BA --> CB --> CB --> DB --> EC --> AC --> DD --> CE --> FF --> CF --> D从图中的一个节点E出发,不重复地经过所有其它节点后,回到出发节点E,称为一条路径。

问题

一个图:
A --> B
A --> C
B --> C
B --> D
B --> E
C --> A
C --> D
D --> C
E --> F
F --> C
F --> D

从图中的一个节点E出发,不重复地经过所有其它节点后,回到出发节点E,称为一条路径。请找出所有可能的路径。

分析

将这个图可视化如下:
img_d99680f821eff28bd8cb434de7217914.jpg

本问题涉及到图,那首先要考虑图用那种存储结构表示。邻接矩阵、邻接表、...都不太熟。

百度一下,在这里发现了一个最爱。这是网上找到一种最简洁的邻接表表示方式。

接下来对问题本身进行分析:

显然,问题的解的长度是固定的,亦即所有的路径长度都是固定的:n(不回到出发节点) 或 n+1(回到出发节点)

每个节点,都有各自的邻接节点。

对某个节点来说,它的所有邻接节点,可以看作这个节点的状态空间。遍历其状态空间,剪枝,深度优先递归到下一个节点。搞定!

至此,很明显套用回溯法子集树模板。

代码

'''
图的遍历

从一个节点出发,不重复地经过所有其它节点后,回到出发节点。找出所有的路径
'''

# 用邻接表表示图
n = 6  # 节点数
a,b,c,d,e,f = range(n) # 节点名称
graph = [
    {b,c},
    {c,d,e},
    {a,d},
    {c},
    {f},
    {c,d}
]

x = [0]*(n+1)  # 一个解(n+1元数组,长度固定)
X = []         # 一组解


# 冲突检测
def conflict(k):
    global n,graph,x
    
    # 第k个节点,是否前面已经走过
    if k < n and x[k] in x[:k]:
        return True
        
    # 回到出发节点
    if k == n and x[k] != x[0]:
        return True
        
    return False # 无冲突
    

# 图的遍历
def dfs(k): # 到达(解x的)第k个节点
    global n,a,b,c,d,e,f,graph,x,X
    
    if k > n: # 解的长度超出,已走遍n+1个节点 (若不回到出发节点,则 k==n)
        print(x)
        #X.append(x[:])
    else:
        for node in graph[x[k-1]]: # 遍历节点x[k]的邻接节点(x[k]的所有状态)
            x[k] = node
            if not conflict(k): # 剪枝
                dfs(k+1)
                
# 测试
x[0] = e # 出发节点
dfs(1)   # 开始处理解x中的第2个节点

效果图

img_2753d0ff8ad5ec665ab494c6c690666e.jpg

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