图的深度优先和广度优先遍历

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。

《图的深度优先和广度优先遍历》

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。

《图的深度优先和广度优先遍历》

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:

《图的深度优先和广度优先遍历》
//
用于实现深度优先搜索的栈类

《图的深度优先和广度优先遍历》

class StackX
{
《图的深度优先和广度优先遍历》    private final int SIZE=20;
《图的深度优先和广度优先遍历》    private int[] st;
《图的深度优先和广度优先遍历》    private int top;
《图的深度优先和广度优先遍历》    public StackX(){
《图的深度优先和广度优先遍历》        st=new int[SIZE];
《图的深度优先和广度优先遍历》        top=-1;
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    public void push(int j){
《图的深度优先和广度优先遍历》        st[++top]=j;
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    public int pop(){
《图的深度优先和广度优先遍历》        return st[top–];
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    public int peek(){
《图的深度优先和广度优先遍历》        return st[top];
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    public boolean isEmpty(){
《图的深度优先和广度优先遍历》        return top==-1;
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》}

《图的深度优先和广度优先遍历》
//
用于实现广度优先搜索的队列类

《图的深度优先和广度优先遍历》

class Queue
{
《图的深度优先和广度优先遍历》    private final int SIZE=20;
《图的深度优先和广度优先遍历》    private int[] queArray;
《图的深度优先和广度优先遍历》    private int front;
《图的深度优先和广度优先遍历》    private int rear;
《图的深度优先和广度优先遍历》    public Queue(){
《图的深度优先和广度优先遍历》        queArray=new int[SIZE];
《图的深度优先和广度优先遍历》        front=0;
《图的深度优先和广度优先遍历》        rear=-1;
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    public void insert(int j){
《图的深度优先和广度优先遍历》        if(rear==SIZE-1)
《图的深度优先和广度优先遍历》            rear=-1;
《图的深度优先和广度优先遍历》        queArray[++rear]=j;
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    public int remove(){
《图的深度优先和广度优先遍历》        int temp=queArray[front++];
《图的深度优先和广度优先遍历》        if(front==SIZE)
《图的深度优先和广度优先遍历》            front=0;
《图的深度优先和广度优先遍历》        return temp;
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    public boolean isEmpty(){
《图的深度优先和广度优先遍历》        return ((rear+1==front)||(front+SIZE-1==rear));
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》}

《图的深度优先和广度优先遍历》
//
顶点类

《图的深度优先和广度优先遍历》

class Vertex
{
《图的深度优先和广度优先遍历》    public char label;
《图的深度优先和广度优先遍历》    public boolean wasVisited;
《图的深度优先和广度优先遍历》    public Vertex(char lab){
《图的深度优先和广度优先遍历》        label=lab;
《图的深度优先和广度优先遍历》        wasVisited=false;
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》}

《图的深度优先和广度优先遍历》
//
图类

《图的深度优先和广度优先遍历》

public 
class Graph 
{
《图的深度优先和广度优先遍历》    
《图的深度优先和广度优先遍历》    private final int MAX_VERTS=20;
《图的深度优先和广度优先遍历》    private Vertex vertexList[];
《图的深度优先和广度优先遍历》    private int adjMat[][];
《图的深度优先和广度优先遍历》    private int nVerts;
《图的深度优先和广度优先遍历》    private StackX theStack;
《图的深度优先和广度优先遍历》    private Queue theQueue;
《图的深度优先和广度优先遍历》    
《图的深度优先和广度优先遍历》    /** Creates a new instance of Graph */
《图的深度优先和广度优先遍历》    public Graph() {
《图的深度优先和广度优先遍历》        vertexList=new Vertex[MAX_VERTS];
《图的深度优先和广度优先遍历》        adjMat=new int[MAX_VERTS][MAX_VERTS];
《图的深度优先和广度优先遍历》        nVerts=0;
《图的深度优先和广度优先遍历》        for (int j = 0; j < MAX_VERTS; j++) {
《图的深度优先和广度优先遍历》            for (int k = 0; k < MAX_VERTS; k++) {
《图的深度优先和广度优先遍历》                adjMat[j][k]=0;
《图的深度优先和广度优先遍历》            }

《图的深度优先和广度优先遍历》        }

《图的深度优先和广度优先遍历》        theStack=new StackX();
《图的深度优先和广度优先遍历》        theQueue=new Queue();
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    //增加一个顶点
《图的深度优先和广度优先遍历》
    public void addVertex(char lab){
《图的深度优先和广度优先遍历》        vertexList[nVerts++]=new Vertex(lab);
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    //增加一条边
《图的深度优先和广度优先遍历》
    public void addEdge(int start,int end){
《图的深度优先和广度优先遍历》        adjMat[start][end]=1;
《图的深度优先和广度优先遍历》        adjMat[end][start]=1;
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    public void displayVertex(int v){
《图的深度优先和广度优先遍历》        System.out.print(vertexList[v].label);
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    //深度优先搜索
《图的深度优先和广度优先遍历》
    public void dfs(){
《图的深度优先和广度优先遍历》        vertexList[0].wasVisited=true;
《图的深度优先和广度优先遍历》        displayVertex(0);
《图的深度优先和广度优先遍历》        theStack.push(0);
《图的深度优先和广度优先遍历》        while(!theStack.isEmpty()){
《图的深度优先和广度优先遍历》            int v=getAdjUnvisitedVertex(theStack.peek());
《图的深度优先和广度优先遍历》            if(v==-1)
《图的深度优先和广度优先遍历》                theStack.pop();
《图的深度优先和广度优先遍历》            else{
《图的深度优先和广度优先遍历》                vertexList[v].wasVisited=true;
《图的深度优先和广度优先遍历》                displayVertex(v);
《图的深度优先和广度优先遍历》                theStack.push(v);
《图的深度优先和广度优先遍历》            }

《图的深度优先和广度优先遍历》        }

《图的深度优先和广度优先遍历》        for(int j=0;j<nVerts;j++)
《图的深度优先和广度优先遍历》            vertexList[j].wasVisited=false;
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    //得到与v顶点邻接且未访问过的顶点标号
《图的深度优先和广度优先遍历》
    public int getAdjUnvisitedVertex(int v){
《图的深度优先和广度优先遍历》        for (int j = 0; j < nVerts; j++) {
《图的深度优先和广度优先遍历》            if(adjMat[v][j]==1&&vertexList[j].wasVisited==false)
《图的深度优先和广度优先遍历》                return j;
《图的深度优先和广度优先遍历》        }

《图的深度优先和广度优先遍历》        return -1;
《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    //广度优先搜索
《图的深度优先和广度优先遍历》
    public void bfs(){
《图的深度优先和广度优先遍历》        vertexList[0].wasVisited=true;
《图的深度优先和广度优先遍历》        displayVertex(0);
《图的深度优先和广度优先遍历》        theQueue.insert(0);
《图的深度优先和广度优先遍历》        int v2;
《图的深度优先和广度优先遍历》        while(!theQueue.isEmpty()){
《图的深度优先和广度优先遍历》            int v1=theQueue.remove();
《图的深度优先和广度优先遍历》            while((v2=getAdjUnvisitedVertex(v1))!=-1){
《图的深度优先和广度优先遍历》                vertexList[v2].wasVisited=true;
《图的深度优先和广度优先遍历》                displayVertex(v2);
《图的深度优先和广度优先遍历》                theQueue.insert(v2);
《图的深度优先和广度优先遍历》            }

《图的深度优先和广度优先遍历》        }

《图的深度优先和广度优先遍历》        for (int j = 0; j < nVerts; j++) {
《图的深度优先和广度优先遍历》            vertexList[j].wasVisited=false;
《图的深度优先和广度优先遍历》        }

《图的深度优先和广度优先遍历》    }

《图的深度优先和广度优先遍历》    
《图的深度优先和广度优先遍历》}

    原文作者:数据结构之图
    原文地址: https://blog.csdn.net/startwithdp/article/details/8222346
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
点赞