图的深度/广度优先遍历(BFS DFS)

   在了解图的两种遍历方式前,需要知道图的存储方式,此处只说明简单的稀疏图的存储方式:邻接矩阵

邻接矩阵既可以用来存储无向图,也可以用来存储有向图。该结构实际上就是用一个二维数组(邻接矩阵)来存储顶点的信息和顶点之间的关系(有向图的弧或无向图的边)。其描述形式如下:

//图的邻接矩阵存储表示  
#define MAX_NUM 20 // 最大顶点个数  
enum GraphKind{GY,GN}; // {有向图,无向图}  
typedef struct  
{  
   VRType adj; // 顶点关系类型。对无权图,用1(是)或0(否)表示是否相邻;对带权图,则为权值  
   InfoType *info; // 与该弧或边相关信息的指针(可无)  
}ArcCell,AdjMatrix[MAX_NUM][MAX_NUM]; // 二维数组  
typedef struct  
{  
   VertexType vexs[MAX_NUM]; // 顶点向量  
   AdjMatrix arcs; // 邻接矩阵  
   int vexnum,arcnum; // 图的当前顶点数和弧(边)数  
   GraphKind kind; // 图的种类标志  
}Graph;  

分别看下面两个图,左边为有向图,右边为无向图

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    上面两个图均为无权图,我们假设存储的时候,V0的序号为0,V1的序号为1,V2的序号为2。。。,且adj为1表示两顶点间没有没有连接,为0时表示有连接。则有向图的邻接矩阵如下图左边的矩阵所示,无向图的邻接矩阵如下图右边的矩阵所示;

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根据邻接矩阵很容易判断图中任意两个顶点之间连通与否,并可以求出各个顶点的度。

    1、对于无向图,观察右边的矩阵,发现顶点Vi的度即是邻接矩阵中第i行(或第i列)的元素之和。
    2、对于有向图,由于需要分别计算出度和入读,观察左边的矩阵,发现顶点Vi的出度即为邻接矩阵第i行元素之和,入度即为邻接矩阵第i列元素之和,因此顶点Vi的度即为邻接矩阵中第i行元素和第i列元素之和。
很明显,邻接矩阵所占用的存储空间与图的边数或弧数无关,因此适用于边数或弧数较多的稠密图。

本文章的小测试部分的测试实例是下图

《图的深度/广度优先遍历(BFS DFS)》
一、深度优先搜索遍历

从顶点v出发深度遍历图G的算法

① 访问v

② 依次从顶点v未被访问的邻接点出发深度遍历。

#include<iostream>    
using namespace std;    
    
int a[11][11];    
bool visited[11];    
    
void store_graph()  //邻接矩阵存储图    
{    
    int i,j;    
    
    for(i=1;i<=10;i++)    
        for(j=1;j<=10;j++)    
            cin>>a[i][j];    
}    
    
void dfs_graph()    //深度遍历图    
{    
    void dfs(int v);    
    
    memset(visited,false,sizeof(visited));    
    
    for(int i=1;i<=10;i++)  //遍历每个顶点是为了防止图不连通时无法访问每个顶点    
        if(visited[i]==false)    
            dfs(i);    
}    
    
void dfs(int v)  //深度遍历顶点    
{    
    int Adj(int x);    
    
    cout<<v<<" ";  //访问顶点v    
    visited[v]=true;    
    
    int adj=Adj(v);    
    while(adj!=0)    
    {    
        if(visited[adj]==false)       
            dfs(adj);      //递归调用是实现深度遍历的关键所在    
    
        adj=Adj(v);    
    }    
}    
    
int Adj(int x)   //求邻接点    
{    
    for(int i=1;i<=10;i++)    
        if(a[x][i]==1 && visited[i]==false)    
            return i;    
    
    return 0;    
}    
    
int main()    
{    
    cout<<"初始化图:"<<endl;    
    store_graph();    
    
    cout<<"dfs遍历结果:"<<endl;    
    dfs_graph();    
    
    return 0;    

《图的深度/广度优先遍历(BFS DFS)》

二、广度优先搜索遍历

从顶点v出发遍历图G的算法买描述如下:

①访问v

②假设最近一层的访问顶点依次为vi1,vi2,vi3…vik,则依次访问vi1,vi2,vi3…vik的未被访问的邻接点

③重复②知道没有未被访问的邻接点为止

#include<iostream>    
#include<queue>        
using namespace std;    
    
int a[11][11];    
bool visited[11];    
    
void store_graph()      
{    
    for(int i=1;i<=10;i++)    
        for(int j=1;j<=10;j++)    
            cin>>a[i][j];    
}    
    
void bfs_graph()        
{    
    void bfs(int v);    
    
    memset(visited,false,sizeof(visited));    
    
    for(int i=1;i<=10;i++)      
        if(visited[i]==false)    
            bfs(i);    
}    
    
void bfs(int v)    
{    
    int Adj(int x);    
    
    queue<int> myqueue;    
    int adj,temp;    
    
    cout<<v<<" ";    
    visited[v]=true;    
    myqueue.push(v);    
    
    while(!myqueue.empty())    //队列非空表示还有顶点未遍历到    
    {    
        temp=myqueue.front();  //获得队列头元素    
        myqueue.pop();         //头元素出对    
    
        adj=Adj(temp);    
        while(adj!=0)    
        {    
            if(visited[adj]==false)    
            {    
                cout<<adj<<" ";    
                visited[adj]=true;    
                myqueue.push(adj);   //进对    
            }    
    
            adj=Adj(temp);    
        }    
    }    
}    
    
int Adj(int x)       
{    
    for(int i=1;i<=10;i++)    
        if(a[x][i]==1 && visited[i]==false)    
            return i;    
    
    return 0;    
}    
    
int main()    
{    
    cout<<"初始化图:"<<endl;    
    store_graph();    
    
    cout<<"bfs遍历结果:"<<endl;    
    bfs_graph();    
    
    return 0;    
}    

《图的深度/广度优先遍历(BFS DFS)》

一点心得:
深度优先搜索(DFS)类似于树的先序遍历,广度优先搜索(BFS)类似于树的层序遍历,其中BFS需要队列辅助实现,在DFS中了解递归特性也是难点。

    原文作者:数据结构之图
    原文地址: https://blog.csdn.net/qq_36344542/article/details/78542864
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