关于对BFS广度搜索+队列的理解

1.概念:

广度优先搜索算法(Breadth-First-Search),又译作宽度优先搜索,或横向优先搜索,简称BFS,是一种图形搜索算法。简单的说,BFS是从根节点开始,沿着树的宽度遍历树的节点。如果所有节点均被访问,则算法中止。广度优先搜索的实现一般采用open-closed表。

2.解析:

如果说DFS(深度优先搜索)靠的是栈,那BFS(广度优先搜索)靠的就是队列,两种不同的数据结构,反映了这两种搜索的特点。

广度优先搜索的思想:对于无向连通图,广度优先搜索是从图的某个顶点v0出发,在访问v0之后,依次搜索访问v0的各个未被访问过的邻接点w1,w2,…。然后顺序搜索访问w1的各未被访问过的邻接点,w2的各未被访问过的邻接点,…。即从v0开始,由近至远,按层次依次访问与v0有路径相通且路径长度分别为1,2,…的顶点,直至连通图中所有顶点都被访问一次。

我们首先从一个例子入手,看一下这个搜索到底是一个怎么样的过程。

现在我们有一个矩阵表示的图:

  0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 
  1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 
  0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 
  0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 
  1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 
  0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 
  0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 
  0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 
  0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0

(卧槽,这TM是人看的么发火)

OK,转换一下,这个图就是这样的一个图(这样就简单易懂了)

由图可以看出,BFS的搜索顺序为1->2->5->3->4->9->7->6->8->10,有点类似于树的层遍历,那么,规则知道了,接下来就是如何变成代码了,当然,我们是通过队列来实现的,这里涉及到队列的两种操作push()向队尾压入一个元素,empty(),检测队列是否为空,front()获得队首的元素,pop()删除队首元素。
那么这个队列到底是怎么工作的呢,往下看

明白了过程,我们再来看代码

算法描述如下:

  (1)将起始节点放入队列尾部

  (2)While(队列不为空)

        **取得并删除**队列首节点Node

        处理该节点Node

        把Node的**未处理相邻节点加入队列**尾部

使用该算法注意的问题:

(1)使用该算法关键的数据结构为:队列,队列保证了广度渡优先,并且每个节点都被处理到

(2)新加入的节点一般要是未处理过的,所以某些情况下最初要对所有节点进行标记

接下来是实现这个操作的代码:

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
 
//节点数 
#define M 10
 
//图的矩阵表示 
int matrix[M][M] = 
{ 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 
  1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 
  0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 
  0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 
  1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 
  0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 
  0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 
  0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 
  0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0
 
}; 
//访问标记,初始化为0, 
int visited[M + 1];
 
//graph traverse 
void GT_BFS() 
{ 
visited[1] = 1; 
queue<int> q; 
q.push(1); 
while(!q.empty()) 
{ 
   int top = q.front(); 
   cout << top<<" ";//输出 
   q.pop(); 
   int i ; 
   for(i = 1; i <= M; ++i) 
   { 
    if(visited[i] == 0 && matrix[top - 1][i - 1 ] == 1) 
    { 
     visited[i] = 1; 
     q.push(i); 
    } 
   } 
} 
}
 
int main() 
{ 
GT_BFS();//输出结果为1 2 5 3 4 9 7 6 8 10 
//system("pause"); 
return 0; 
}
posted @ 2020-07-29 09:59  鲸小鱼-  阅读(545)  评论(0编辑  收藏  举报