17、使用Gato可视化图算法

使用Gato可视化图算法

在算法和软件系统的可视化或动画展示领域，有着悠久的历史。特别是图算法，非常适合以图形化的方式呈现。以往，数学家和计算机科学家通常在纸或黑板上绘制算法的工作原理，教科书也会用一系列的图形展示算法的不同阶段。但这种方式缺乏交互性，并且印刷彩色图形存在经济限制，因此计算机可视化成为了替代方案。早在80年代初，就已经有大量的算法可视化系统被广泛应用于教学。

1. 运行时的有趣事件

在进行可视化之前，我们需要确定要可视化的内容，也就是算法中的哪些特定步骤需要引起学习者的注意。这里引入了“有趣事件”的概念，它指的是算法中的关键步骤。以广度优先搜索（BFS）算法为例，我们来分析其中的有趣事件。

1.1 BFS算法

root = PickVertex()
Q.Append(root)
pred[root] = root
step = 1
while Q.IsNotEmpty():
    v = Q.Top()
    label[v] = step
    step = step + 1
    for w in Neighborhood(v):
        if not pred[w]:
            Q.Append(w)
            pred[w] = v

这个算法的主要步骤包括：
1. 选择一个根节点并加入队列。
2. 当队列不为空时，取出队首节点进行处理。
3. 遍历当前节点的邻居节点，若邻居节点未被访问过，则加入队列。

在这个算法中，有几个有趣的事件值得可视化