BFS演算法的實驗範例 java

2021-08-15 09:48:07 字數 1267 閱讀 4792

最近一直都在學習bfs演算法,故作此來梳理一下。

首先先介紹一下bfs,bfs(breadth-first-search)廣度優先搜尋,又稱為寬度優先搜尋,是圖的搜尋演算法之一。與深度優先搜尋不同的是,廣度優先搜尋會先搜尋到與起始點距離比較近的點,而深搜卻是沿著乙個分支遞迴到最後。

系統的扯一下~

給定圖g和乙個原點s,按照由近及遠的順序,bfs遍歷逐層訪問s可達的所有節點,並計算從s到各節點的距離(即s至各節點的路徑上的邊數),其中s至節點v的距離值:(v∈v)

1.當s與v間不連通時,d[v]=-1

2.當s與v間連通時,d[v]=s與v間的最短路長

初始的時候,d[s]=0,其他節點的d值為-1,廣度優先遍歷過程如下:

順序處理每個已訪問的節點u:遍歷訪問所有與u鄰接的未訪問的節點v((u,v)∈e,d[v]==-1)。由於u是v的父親或者前驅,因此v的距離值d[v]=d[u]+1。(劃重點,+1的原因)

由於是按照層次進行的,且通過「先進先出」的原則來實現,此時可以使用佇列(下篇博文會提及到)。擬定乙個佇列q,按照先後順序儲存被訪問過的節點,步驟如下:

1.首先源點s入佇列q,d[s]=0;

2.然後依次訪問所有與s相鄰的未被訪問過的節點v((u,v)∈e,d[v]==-1),d[v]=d[s]+1=1,並將v加入佇列q中;

3.接下來按照先進先出的原則來擴充套件隊首的節點,每擴充套件乙個隊首節點u,節點u出佇列,所有與u相鄰的未被訪問的節點v((u,v)∈e,d[v]==-1)入佇列q

其距離值為d[v]=d[u]+1;

4.依次類推,直至佇列q為空。

bfs遍歷從源點s出發,由近及遠,依次訪問和s有路徑相連且路長為1,2,3.....的節點,最終形成一顆以s為根的bfs遍歷樹。

其演算法如下:

void bfs(vlink g,int v)

取v的下乙個鄰接點w;}}

} bfs與dfs相比較:

深度優先搜尋用棧(stack)來實現:

1. 把起始頂點壓入棧中。

2. 每次從棧頂取出乙個頂點,搜尋所有它的未訪問相鄰頂點,把這些頂點壓入棧中。

3. 重複執行第二步操作,直至找到所要找的頂點或者棧為空時結束程式。

廣度優先搜尋使用佇列(queue)來實現:

1. 把起始頂點放到佇列中。

2. 每次從隊首取出乙個頂點,檢視這個頂點所有的未訪問相鄰頂點,把它們放到隊尾。

3. 重複執行第二步操作,直至找到所要找的頂點或者隊列為空時結束程式。

參考書籍:吳永輝老師,王建德老師,資料結構程式設計實驗第二版  機械工業出版社

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