为什么深度优先搜索可以判定简单图中是否有环,而宽度优先搜索不行?

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了为什么深度优先搜索可以判定简单图中是否有环,而宽度优先搜索不行?。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一,前言

本文是原创作品,可能有所不足,敬请指正,礼貌交流,感激不尽。

二,前提知识

1,简单图

简单图是指满足以下条件的图:没有连接顶点和其自身的边、不存在平行边。

2,环

这里我们讨论的是简单回路(环),也就是指除了第一个顶点和最后一个顶点相同以外、其他顶点不重复出现的回路。

3,树(单指无向树)的定义是连通无回路的无向图。

约定:

1,以下的“宽搜”二字代表宽度优先搜索,深搜代表深度优先搜索。

2,以下的图均指简单连通图

三,正文

1,首先可以肯定的是,对于无向图而言,宽搜和深搜都能判断是否有环。

简要说明一下,假如一个无向图有环,那么在宽搜的过程中,能搜到已经访问过的结点。如果一个无向图没有环(参考无向树),那么它的宽度优先搜索过程中,是不会访问到已访问过的结点的。

对于深搜,如果一个简单无向图有环,那么深搜的栈保存的结点形成的路径(以下简称深搜结点路径)会有回边(指向栈中结点的边)。但是没有环的话,就不会出现这种情况。

2,对于有向图而言,它们中只有深搜能判断是否有环。

首先对于有向图而言,无论有没有环,宽搜都有可能搜到已访问过的结点。如下图:

为什么深度优先遍历可以判断回路,深度优先,宽度优先,数据结构

当结点B,C都进入了宽搜的队列,那么它们会先后访问D结点,这时就出现了访问已访问过的结点的情况。但是此时该图没有环。 

因此,之前的那个办法不能判断了。

但是深搜依然可以。如果简单有向图中存在环,深搜结点路径依然会出现回边。

四,写在最后

如有错误,敬请指正,礼貌交流,感激不尽

附录,有小伙伴提到了深搜判断无向图是否有环,我写了一下伪代码,逻辑不一定严密,但是大体上应该没错,如有错误,欢迎指正文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-629292.html

#include<iostream>
#define N 5
using namespace std;
bool DFS(int node, int tag[],int graph[][5], int parent[])//通过深搜判断无向图是否有环
{//node代表当前结点,tag[i]等于0代表该结点没有在深搜的栈中,tag[i]等于1代表当前结点在深搜的栈中。
//graph数组代表图的邻接矩阵,N代表结点个数,
//parent[i]等于j,代表当前深搜的栈中结点i的前驱是j ,也即访问i之后就立马访问j了 
//该函数返回false代表有环,否则代表无环 
	if(tag[node] == 1)return false;//遇到回边就返回false 
	else tag[node] = 1;
	bool res = true;
	for(int i=0;i<N;i++)
	{
		if(graph[node][i] > 0 && parent[node] != i)//如果结点node和i之间存在一条边,当前结点的父节点不应该访问 
		{
			parent[i] = node;
			res = DFS( i,  tag, graph, parent);
			if(res == false)break;//只要有一条回边,就代表整个图有环 
			parent[i] = -1;
			tag[i] = 0; 
		} 
	}
	return res;
} 
int main()
{
	
	return 0;
} 

到了这里,关于为什么深度优先搜索可以判定简单图中是否有环,而宽度优先搜索不行?的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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