BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)

图解BFS算法和DFS算法

  • BFS算法
    • 算法思路
    • 实现过程
    • Python代码实现
  • DFS算法
    • 算法思路
    • 实现过程
    • Python代码实现

BFS算法

BFS类似于树的层次遍历过程,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。
舍去空间换时间。

算法思路

队列(先进先出)

1、创建一个空队列queue(用来存放节点)和一个空列表visit(用来存放已访问的节点)

2、依次将起始点及邻接点加入queue和visit中

3、poo出队列中最先进入的节点,从图中获取该节点的邻接点

4、如果邻接点不在visit中,则将该邻接点加入queue和visit中

5、输出pop出的节点

6、重复3、4、5,直至队列为空

实现过程

如图:从A开始
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第1张图片

1、A进入队列
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第2张图片
2、A出队列时,A的邻接结点B、C、D进入队列
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第3张图片

3、B出队列时,B的邻接结点A、E、F中未进过队列的E、F进入队列
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第4张图片

4、C出队列时,C的邻接结点A、D、F、G、中未进过队列的G进入队列
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第5张图片

5、D出队列时,D的邻接结点A、C、G已经全部进入过队列
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第6张图片

6、E出队列,邻接结点均已进入过队列
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第7张图片

7、F出队列,邻接结点均已进入过队列

BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第8张图片

8、G出队列,邻接结点均已进入过队列

BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第9张图片

结果 : A B C D E F G

Python代码实现

用字典结构表示


graph = {
     
    'A' : ['B','C','D'],
    'B' : ['A','E','F'],
    'C' : ['A','D','F','G'],
    'D' : ['A','C','G'],
    'E' : ['B'],
    'F' : ['B','C'],
    'G' : ['C','D']
}

BFS


def BFS(start,graph):
    queue =[]
    visit = []
    queue.append(start)
    visit.append(start)
    while queue:
        node = queue.pop(0)
        nodes = graph[node]
        for i in nodes:
            if i not in visit:
                queue.append(i)
                visit.append(i)
        print(node,end='\t')
        

运行结果:
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第10张图片

DFS算法

DFS沿着树的深度遍历树的节点,
选一条路一直走到底,回溯,遍历所有的子节点,进而达到全局搜索的目的。

算法思路

栈(先进后出)
和BFS相似,只是稍微做了一丝改变

1、创建一个空栈stack(用来存放节点)和一个空列表visit(用来存放已访问的节点)

2、依次将起始点及邻接点加入stack和visit中

3、poo出栈中最后进入的节点,从图中获取该节点的邻接点

4、如果邻接点不在visit中,则将该邻接点加入stack和visit中

5、输出pop出的节点

6、重复3、4、5,直至栈为空

实现过程

如图:从A开始
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第11张图片
1、A进入堆栈
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第12张图片

2、A出堆栈时,A的邻接结点B、C、D进入堆栈
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第13张图片

3、D出堆栈时,D的邻接结点A、C、G中未进过堆栈的G进入堆栈

BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第14张图片

4、G出堆栈时,G的邻接结点C、D已经全部进入过堆栈
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第15张图片

5、C出堆栈时,C的邻接结点A、D、F、G中未进过堆栈的F进入堆栈
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第16张图片

6、F出堆栈,邻接结点均已进入过堆栈
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第17张图片

7、B出堆栈,邻接结点E进入堆栈
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第18张图片
8、E出堆栈
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第19张图片
结果 : A D G C F B E

Python代码实现


graph = {
     
    'A' : ['B','C','D'],
    'B' : ['A','E','F'],
    'C' : ['A','D','F','G'],
    'D' : ['A','C','G'],
    'E' : ['B'],
    'F' : ['B','C'],
    'G' : ['C','D']
}
def DFS(start,graph):
    stack = []
    visit = []
    stack.append(start)
    visit.append(start)
    while stack:
        node = stack.pop()
        nodes = graph[node]
        for i in nodes:
            if i not in visit:
                stack.append(i)
                visit.append(i)
        print(node,end='\t')

DFS('A',graph)

运行结果:
BFS算法和DFS算法(含图解:简单易懂)_第20张图片

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