不会深度优先搜索？看这篇文章就对了 算法详解之深度优先搜索
前言
大家好，我是泡泡，一名算法爱好者，在学习算法的这条路上有很多的坎坷与‘大山’，想必各位都深有体会，我认为学习算法的几个很卡的点，首当其冲就是深度优先搜索和广度优先搜索，虽然理解了是什么意思但是完全敲不出来代码，练基础的题也不会写，导致了自己很迷惑，之前学的排序一类的并没有这种情况，为什么呢？实际上是因为你没有在了解算法的同时记住这个模板，y总有句话讲的很好，你并不是在构造算法，你是在学习使用模板，是啊，这是人类历史上几十年甚至上百年各个科学家智慧的结晶，对于初学肯定很难，所以就有了今天这篇文章。
今天这篇文章，就是为了帮助还卡在深度优先搜索，实在不会写代码的同学们，看了这篇文章可能会给你不一样的体验，这里效仿了闫式dp分析法做了一个自己的简单的dfs四步法，牢记四步，迷宫问题，排列问题完全不怕不会做！
目录
算法简述
练习1：海战
题目描述
输入格式
输出格式
练习2：排列
题目描述
输入格式
输出格式
总结
算法简述
深度优先搜索：
它是图的遍历方法的一种，用栈来实现，深度优先搜索和树的先序遍历比较类似。
它的思想用人话来说就是不撞南墙不回头，一直走一个点直到不能走再考虑其他方向，直到所有的点都被遍历过。显然，深度优先搜索是一个递归的过程。
可能光说不能感受到他的魅力，我们上图来了解一下。
因为博主画画太丑了，所以借用了浙大数据结构的图，这里是一个图，所有点都没访问过
然后我们从第一个点开始，灯泡点亮了，如果在代码里我们就需要一个数组来记录走过的路。
然后我们往右边走，发现没走过，然后走到这
到这里之后发现只能往左走，那就继续往走左
此时这里我们发现有两条路可以走，用犹豫嘛？不用，我们最终都遍历的，所以干就完了，选择上面，走！
走完之后，我们发现无路可走了，于是我们原路返回，返回刚才做选择的位置。
然后选择没有走过的地方继续走
结束
相信大家看图可以很明白地看到深度优先搜索是怎么运作的，但是实际应用的情况代码应该如何去写呢，我这里先拿出来一个自己写的简易模版来给大家看一下理解一下，然后我们引入几个例子让大家更深入地去理解深度优先搜索。
按照我们四步法来，第一步，存图，方向，标记数组
大家要读题来决定，存图数组，方向数组，标记数组开成什么样子，这里以正常二维数组和上下左右来写
const int N = 10001;
int dx[] = {0,1,-1,0};
int dy[] = {1,0,0,-1};
int s[N][N];
bool vis[N][N];第一层是数据范围，第二层第三层是方向，如果你 此时在1 1 那么+0 +1就变成1 2 那么就是右边一个，+1 +0就是2 1变往下走一个。四个方向都这么来就好，如果是八个方向需要多一些
int dx[] = {1,0,0,-1,1,-1,1,-1}
int dy[] = {0,1,-1,0,1,-1,-1,1}第一步解决了，我们开始第二步
第二步：找到起始点，题目要求，开始dfs
比如要求我们找连通块，我们可以循环整个图，两个for进去，然后如果图的位置等于哪个连通块的字符或者数字，就进入搜索，代码如下
for(int i=1;i<=n;i++)
{
for(int j=1;j<=m;j++)
{
if(s[i][j]=='*')
{
dfs(i,j);
}
}
}然后就是我们的第三步，dfs函数的写法
dfs函数怎么写，首先标记当前位置已经走过，然后写一个循环，有几个方向循环几层，循环里写判断是否越界走过,是否满足要求，没有就继续递归下去，代码如下
bool pd(int x,int y)
{
if(x<1||x>n||y<1||y>m)
{
return false;
}
if(vis[x][y])
{
return false;
}
return true;
}
void dfs(int x, int y)
{
vis[x][y] = 1;
for(int i=0;i<4;i++)
{
int xx = x+dx[i];
int yy = y+dy[i];
if(pd(xx,yy)&&s[xx][yy]=='.')
{
dfs(x+xx[i],y+yy[i]);
}
}
}第四步就是保存答案输出，这就很简单了，我们就不放代码了。
综上所述，我们就学会了一个联通块dfs的代码模板，遇到联通块问题我们就可以用这四步，妥妥的解决，大家先看一下记一下这四步，然后我们做两道题来巩固一下！
练习1：海战
题目描述
在峰会期间，武装部队得处于高度戒备。警察将监视每一条大街，军队将保卫建筑物，领空将布满了F-2003飞机。此外，巡洋船只和舰队将被派去保护海岸线。不幸的是因为种种原因，国防海军部仅有很少的几位军官能指挥大型海战。因此，他们考虑培养一些新的海军指挥官，他们选择了“海战”游戏来帮助学习。
在这个著名的游戏中，在一个方形的盘上放置了固定数量和形状的船只，每只船却不能碰到其它的船。在这个题中，我们仅考虑船是方形的，所有的船只都是由图形组成的方形。编写程序求出该棋盘上放置的船只的总数。
输入格式
输入文件头一行由用空格隔开的两个整数R和C组成，1<=R,C<=1000，这两个数分别表示游戏棋盘的行数和列数。接下来的R行每行包含C个字符，每个字符可以为“#”，也可为“.”，“#”表示船只的一部分，“.”表示水。
输出格式
为每一个段落输出一行解。如果船的位置放得正确（即棋盘上只存在相互之间不能接触的方形，如果两个“#”号上下相邻或左右相邻却分属两艘不同的船只，则称这两艘船相互接触了）。就输出一段话“There are S ships.”,S表示船只的数量。否则输出“Bad placement.”。
6 8 .....#.# ##.....# ##.....# .......# #......# #..#...#
以上就是一个最简单的判断连通块的问题，我们直接套用四步法，第一步，存图，方向，标记。
因为题目要求是四个方向，二位数组，所以我们按上面的开就好。
代码：
#include
using namespace std;
const int N = 1001;
int dx[] = {1,0,0,-1};
int dy[] = {0,1,-1,0};
char s[N][N];
bool vis[N][N];
int main()
{
int r,c;
cin>>r>>c;
for(int i=1;i<=r;i++)
{
for(int j=1;j<=c;j++)
{
cin>>s[i][j];
}
}
return 0;
} 然后是我们的第二步，找到起点，题目要求，开始dfs
题目要求 不能有相邻的船，题目这个意思就是一个2*2的格子里如果有三个船体就是相邻的，所以是错误的，要写一个函数来单独判断，起点就是遇到的任何一个没走过的船体。
bool pd(int a,int b)
{
int sum = 0;
if(s[a][b]=='#')
{
sum++;
}
if(s[a+1][b]=='#')
{
sum++;
}
if(s[a][b+1]=='#')
{
sum++;
}
if(s[a+1][b+1]=='#')
{
sum++;
}
if(sum==3)
{
return false;
}
return true;
}这是判断函数 下，右下右四个方向，判断是否有炸船。
然后就是我们的找起点代码
for(int i=1;i<=r;i++)
{
for(int j=1;j<=c;j++)
{
if(s[i][j]=='#'&&vis[i][j]==0)
{
dfs(i,j);
}
}
}
找到船体#就开搜。
然后就是我们的第三步，写dfs。
dfs怎么写呢，记得我们上面说的，越界，走没走过，循环。
bool yuejie(int x,int y)
{
if(x<1||x>r||y<1||y>c)
{
return false;
}
if(vis[x][y])
{
return false;
}
return true;
}
void dfs(int x,int y)
{
vis[x][y] = 1;
for(int i=0;i<4;i++)
{
int xx = x+dx[i];
int yy = y+dy[i];
if(yuejie(xx,yy)&&s[xx][yy]=='#')
{
dfs(xx,yy);
}
}
}第四步就是我们的答案，我们首先判断是否炸船，然后再定义一个变量，每次进入联通块就+1就好了，如果炸船直接输出结束，不用判断了就。
完整代码如下
#include
using namespace std;
const int N = 1001;
int dx[] = {1,0,0,-1};
int dy[] = {0,1,-1,0};
char s[N][N];
bool vis[N][N];
int r,c;
int num;
bool yuejie(int x,int y)
{
if(x<1||x>r||y<1||y>c)
{
return false;
}
if(vis[x][y])
{
return false;
}
return true;
}
void dfs(int x,int y)
{
vis[x][y] = 1;
for(int i=0;i<4;i++)
{
int xx = x+dx[i];
int yy = y+dy[i];
if(yuejie(xx,yy)&&s[xx][yy]=='#')
{
dfs(xx,yy);
}
}
}
bool pd(int a,int b)
{
int sum = 0;
if(s[a][b]=='#')
{
sum++;
}
if(s[a+1][b]=='#')
{
sum++;
}
if(s[a][b+1]=='#')
{
sum++;
}
if(s[a+1][b+1]=='#')
{
sum++;
}
if(sum==3)
{
return false;
}
return true;
}
int main()
{
cin>>r>>c;
for(int i=1;i<=r;i++)
{
for(int j=1;j<=c;j++)
{
cin>>s[i][j];
}
}
for(int i=1;i<=r;i++)
{
for(int j=1;j<=c;j++)
{
if(pd(i,j)==false)
{
cout<<"Bad placement.";
return 0;
}
}
}
for(int i=1;i<=r;i++)
{
for(int j=1;j<=c;j++)
{
if(s[i][j]=='#'&&vis[i][j]==0)
{
num++;
dfs(i,j);
}
}
}
printf("There are %d ships.",num);
return 0;
} 直接AC！其实这个代码可以不用vis，让代码量更小，大家可以思考自己写一下。
ps：修改原图数值
如果你跟下来的话你应该理解了联通块dfs如果解决了吧，我准备了几道题，大家一定要联系一下，记住我的四步法然后自己去解决，你解决一个dfs你自己就会了！
洛谷：P1451 求细胞数量 - 洛谷 | 计算机科学教育新生态 (luogu.com.cn)
P1596 [USACO10OCT]Lake Counting S - 洛谷 | 计算机科学教育新生态 (luogu.com.cn)
题都不难，大家自己敲一遍！
然后就是我们的全排列了。
全排列也是四步法，这里拿最经典的一个全排列问题来讲解
练习2：排列
题目描述
按照字典序输出自然数 1 到 n 所有不重复的排列，即 n 的全排列，要求所产生的任一数字序列中不允许出现重复的数字。
输入格式
一个整数 nn。
输出格式
由 1∼n 组成的所有不重复的数字序列，每行一个序列。
每个数字保留 5 个场宽。
看到这个题，很多人都笑了，这题也是很简单，这里四步法给大家讲一下
第一步，我们没有了方向数组，就是判断是否用过和存值数组。
int n,pd[100],a[100];第二步，找到起始点，题目要求，开始dfs
起始点自然是0，然后直接搜。
int main()
{
cin>>n;
dfs(0);
return 0;
}第三步，写dfs函数
题目要求是n，所以我们首先要判断有没有达到题目要求，达到就输出返回，不达到就接着往下搜，因为题目要求了n，所以循环以=n结束，每次判断该数有没有用过，没有用过我们就保存起来，然后写一个简单的记忆化搜索，因为用完之后返回，如果不清理现场那么就很乱了。
比如用123456了，如果你不归0，那么下一次循环判断你数组里还是123456，会导致一些数据错误问题。
void dfs(int k)
{
if(k==n)
{
for(int i=1;i<=n;i++)
{
printf("%5d",a[i]);
}
printf("\n");
return ;
}
for(int i=1;i<=n;i++)
{
if(!pd[i])
{
pd[i]=1;
a[k+1]=i;
dfs(k+1);
pd[i]=0;
}
}
}第四步，就是我们的 过啦！哈哈哈哈
完整代码如下
#include
using namespace std;
int n,pd[100],a[100];
void dfs(int k)
{
if(k==n)
{
for(int i=1;i<=n;i++)
{
printf("%5d",a[i]);
}
printf("\n");
return ;
}
for(int i=1;i<=n;i++)
{
if(!pd[i])
{
pd[i]=1;
a[k+1]=i;
dfs(k+1);
pd[i]=0;
}
}
}
int main()
{
cin>>n;
dfs(0);
return 0;
} 这里依然给出两个练习题，大家课后自己练一下，会一个就都会了！
洛谷：P1036 [NOIP2002 普及组] 选数 - 洛谷 | 计算机科学教育新生态 (luogu.com.cn)
P1157 组合的输出 - 洛谷 | 计算机科学教育新生态 (luogu.com.cn)
总结
今天我们学习了dfs的联通块判断和全排列判断，这些是常用的，其他变种的需要我们的灵活多变了，联通块的四步法：1.存图方向判断2.起点 dfs3.dfs函数怎么写4.答案输出 全排列则是：1.存答案 判断2.起点 dfs3.dfs函数怎么写4.答案输出。这两个方法其实是差不多的，就是全排列没有方向，多的是对这个数字是否使用的判断，大家牢记于心，方可攻破dfs！