C语言实现BFS算法

最新推荐文章于 2024-01-25 19:08:50 发布

CodeWG

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文章标签：算法 c语言宽度优先 C/C++

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本文介绍了C语言实现BFS算法的过程。BFS是一种广度优先搜索算法，适用于图形、树的遍历。通过使用队列数据结构，从一个顶点开始，逐次访问其邻居节点。文中给出了C语言实现BFS的代码，包括队列结构体定义、队列操作函数以及BFS遍历函数的实现。

C语言实现BFS算法

BFS算法是一种广度优先搜索算法，它广泛应用于图形、树和状态空间的遍历。在BFS算法中，我们从一个顶点开始，首先访问该顶点，然后依次访问当前顶点的邻居节点，直到所有节点都被访问为止。BFS算法使用队列(queue)数据结构实现，是一种非递归算法。

以下是基于C语言的BFS算法的实现代码：

#include <stdio.h>
#define MAX 10

// 定义队列结构体
typedef struct

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### 示例：使用C语言实现BFS算法广度优先搜索（BFS）是一种用于遍历或搜索树和图的算法，它从根节点开始，逐层访问所有相邻节点。BFS通常借助队列来实现。以下是一个完整的示例，展示如何用C语言实现BFS算法： #### 数据结构定义 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_VERTICES 100 // 图的邻接表表示 typedef struct { int vertices; // 顶点数量 int adj[MAX_VERTICES][MAX_VERTICES]; // 邻接矩阵 } Graph; ``` #### 队列操作 ```c // 队列结构体 typedef struct { int items[MAX_VERTICES]; int front; int rear; } Queue; // 创建队列 Queue* createQueue() { Queue* q = (Queue*)malloc(sizeof(Queue)); q->front = -1; q->rear = -1; return q; } // 入队 void enqueue(Queue* q, int value) { if (q->rear == MAX_VERTICES - 1) printf("队列已满\n"); else { if (q->front == -1) q->front = 0; q->rear++; q->items[q->rear] = value; } } // 出队 int dequeue(Queue* q) { int item; if (q->front == -1) printf("队列为空\n"); else { item = q->items[q->front]; q->front++; if (q->front > q->rear) q->front = q->rear = -1; } return item; } // 检查队列是否为空 int isEmpty(Queue* q) { return q->front == -1; } ``` #### BFS实现 ```c // 创建图 Graph* createGraph(int vertices) { Graph* graph = (Graph*)malloc(sizeof(Graph)); graph->vertices = vertices; for (int i = 0; i < vertices; i++) for (int j = 0; j < vertices; j++) graph->adj[i][j] = 0; return graph; } // 添加边 void addEdge(Graph* graph, int src, int dest) { graph->adj[src][dest] = 1; graph->adj[dest][src] = 1; } // BFS遍历 void bfs(Graph* graph, int startVertex) { Queue* q = createQueue(); int visited[MAX_VERTICES] = {0}; visited[startVertex] = 1; enqueue(q, startVertex); while (!isEmpty(q)) { int currentVertex = dequeue(q); printf("访问顶点 %d \n", currentVertex); for (int i = 0; i < graph->vertices; i++) { if (graph->adj[currentVertex][i] == 1 && !visited[i]) { visited[i] = 1; enqueue(q, i); } } } } ``` #### 主函数测试 ```c int main() { Graph* graph = createGraph(6); addEdge(graph, 0, 1); addEdge(graph, 0, 2); addEdge(graph, 1, 3); addEdge(graph, 1, 4); addEdge(graph, 2, 5); printf("BFS遍历结果:\n"); bfs(graph, 0); // 从顶点0开始遍历 return 0; } ``` ### 程序说明 - **图的表示**：使用邻接矩阵存储图结构。 - **队列**：用于保存待访问的节点。 - **访问标记**：通过`visited[]`数组记录已访问的节点，防止重复访问。 - **时间复杂度**：O(V + E)，其中 V 是顶点数，E 是边数。该实现适用于无向图，对于有向图只需修改`addEdge()`函数，仅设置单向边即可[^2]。 ---