[转]深度优先搜索和广度优先搜索

    技术2022-05-20  50

    有两种常用的方法可用来搜索图:即深度优先搜索和广度优先搜索。它们最终都会到达所有连通的顶点。深度优先搜索通过栈来实现,而广度优先搜索通过队列来实现。 

    深度优先搜索:下面图中的数字显示了深度优先搜索顶点被访问的顺序。

    为了实现深度优先搜索,首先选择一个起始顶点并需要遵守三个规则:(1) 如果可能,访问一个邻接的未访问顶点,标记它,并把它放入栈中。(2) 当不能执行规则1时,如果栈不空,就从栈中弹出一个顶点。(3) 如果不能执行规则1和规则2,就完成了整个搜索过程。

    广度优先搜索:在深度优先搜索中,算法表现得好像要尽快地远离起始点似的。相反,在广度优先搜索中,算法好像要尽可能地靠近起始点。它首先访问起始顶点的所有邻接点,然后再访问较远的区域。它是用队列来实现的。下面图中的数字显示了广度优先搜索顶点被访问的顺序。

    实现广度优先搜索,也要遵守三个规则:(1) 访问下一个未来访问的邻接点,这个顶点必须是当前顶点的邻接点,标记它,并把它插入到队列中。(2) 如果因为已经没有未访问顶点而不能执行规则1时,那么从队列头取一个顶点,并使其成为当前顶点。(3) 如果因为队列为空而不能执行规则2,则搜索结束。

    下面是一个图类的java代码,dfs()为深度优先搜索算法,bfs()为广度优先搜索算法://用于实现深度优先搜索的栈类class StackX...{    private final int SIZE=20;    private int[] st;    private int top;    public StackX()...{        st=new int[SIZE];        top=-1;    }    public void push(int j)...{        st[++top]=j;    }    public int pop()...{        return st[top--];    }    public int peek()...{        return st[top];    }    public boolean isEmpty()...{        return top==-1;    }}//用于实现广度优先搜索的队列类class Queue...{    private final int SIZE=20;    private int[] queArray;    private int front;    private int rear;    public Queue()...{        queArray=new int[SIZE];        front=0;        rear=-1;    }    public void insert(int j)...{        if(rear==SIZE-1)            rear=-1;        queArray[++rear]=j;    }    public int remove()...{        int temp=queArray[front++];        if(front==SIZE)            front=0;        return temp;    }    public boolean isEmpty()...{        return ((rear+1==front)||(front+SIZE-1==rear));    }}//顶点类class Vertex...{    public char label;    public boolean wasVisited;    public Vertex(char lab)...{        label=lab;        wasVisited=false;    }}//图类public class Graph ...{        private final int MAX_VERTS=20;    private Vertex vertexList[];    private int adjMat[][];    private int nVerts;    private StackX theStack;    private Queue theQueue;        /** *//** Creates a new instance of Graph */    public Graph() ...{        vertexList=new Vertex[MAX_VERTS];        adjMat=new int[MAX_VERTS][MAX_VERTS];        nVerts=0;        for (int j = 0; j < MAX_VERTS; j++) ...{            for (int k = 0; k < MAX_VERTS; k++) ...{                adjMat[j][k]=0;            }        }        theStack=new StackX();        theQueue=new Queue();    }    //增加一个顶点    public void addVertex(char lab)...{        vertexList[nVerts++]=new Vertex(lab);    }    //增加一条边    public void addEdge(int start,int end)...{        adjMat[start][end]=1;        adjMat[end][start]=1;    }    public void displayVertex(int v)...{        System.out.print(vertexList[v].label);    }    //深度优先搜索    public void dfs()...{        vertexList[0].wasVisited=true;        displayVertex(0);        theStack.push(0);        while(!theStack.isEmpty())...{            int v=getAdjUnvisitedVertex(theStack.peek());            if(v==-1)                theStack.pop();            else...{                vertexList[v].wasVisited=true;                displayVertex(v);                theStack.push(v);            }        }        for(int j=0;j<nVerts;j++)            vertexList[j].wasVisited=false;    }    //得到与v顶点邻接且未访问过的顶点标号    public int getAdjUnvisitedVertex(int v)...{        for (int j = 0; j < nVerts; j++) ...{            if(adjMat[v][j]==1&&vertexList[j].wasVisited==false)                return j;        }        return -1;    }    //广度优先搜索    public void bfs()...{        vertexList[0].wasVisited=true;        displayVertex(0);        theQueue.insert(0);        int v2;        while(!theQueue.isEmpty())...{            int v1=theQueue.remove();            while((v2=getAdjUnvisitedVertex(v1))!=-1)...{                vertexList[v2].wasVisited=true;                displayVertex(v2);                theQueue.insert(v2);            }        }        for (int j = 0; j < nVerts; j++) ...{            vertexList[j].wasVisited=false;        }    }    }

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