【大话数据结构C语言】44 图的广度优先遍历

本文详细探讨了数据结构中图的广度优先遍历(BFS)算法,通过C语言实现。内容包括算法原理、代码实现及应用场景。加入程序员技术交流群,获取更多相关资源。

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广度优先遍历(BreadthFirstSearch)又称为广度优先搜索,简称BFS。
 
如果以之前我们找钥匙的例子来讲,运用深度优先遍历意味着要先彻底查找完一个房间再开始另一个房间的搜索。
但我们知道,钥匙放在沙发地下等犄角旮旯的可能性极低,因此我们运用新的方案: 先看看钥匙是否放在各个房间的显眼位置,如果没有,再看看各个房间的抽屉有没有。这样逐步扩大查找的范围的方式我们称为广度优先遍历。
 
 
将下图左侧图变形,变形原则是A放置在最上边第一层,让其与它右边的顶点B F为第二层,再让与B F有边的顶点C I G E为第三层,再将这四个顶点有边的D H放在第四层,就如下方右侧图
两个图在视觉上感觉发生了变化,其实顶点和边的关系还是完全相同的

平衡二叉树是一种特殊的二叉搜索树,它的左右子树的高度差不超过1,这样可以保证平衡二叉树的查找、插入和删除操作的时间复杂度都是O(log n)。 平衡二叉树有很多种,其中比较常见的有AVL树、红黑树、B树等。在本文中,我们主要介绍AVL树。 AVL树是一种严格平衡的二叉搜索树,它的每个节点的左右子树高度差不超过1。当节点的高度差超过1时,就需要通过旋转操作来重新平衡。AVL树的特点是:对于一个节点,其左右子树的高度差不超过1,且左右子树都是AVL树。 插入操作 插入操作是AVL树中比较复杂的操作,因为插入一个节点可能导致整个树失去平衡。下面是AVL树的插入操作: 1. 在AVL树中插入一个节点,首先按照二叉搜索树的规则找到插入的位置。 2. 如果插入节点后,其父节点的左右子树高度差不超过1,则不需要进行旋转操作,直接返回。 3. 如果插入节点后,其父节点的左右子树高度差超过1,则需要进行旋转操作。 4. 如果插入节点在父节点的左子树中,并且插入节点的左子树高度大于插入节点的右子树高度,则进行右旋操作;如果插入节点在父节点的右子树中,并且插入节点的右子树高度大于插入节点的左子树高度,则进行左旋操作。 5. 如果插入节点在父节点的左子树中,并且插入节点的左子树高度小于插入节点的右子树高度,则进行左右旋转操作;如果插入节点在父节点的右子树中,并且插入节点的右子树高度小于插入节点的左子树高度,则进行右左旋转操作。 删除操作 删除操作也是AVL树中比较复杂的操作,因为删除一个节点可能导致整个树失去平衡。下面是AVL树的删除操作: 1. 在AVL树中删除一个节点,首先按照二叉搜索树的规则找到要删除的节点。 2. 如果要删除的节点没有子节点,则直接删除即可。 3. 如果要删除的节点只有一个子节点,则将子节点替换成要删除的节点。 4. 如果要删除的节点有两个子节点,则先找到要删除节点的后继节点(即右子树中最小的节点),将后继节点的值赋给要删除的节点,然后将后继节点删除。 5. 删除一个节点可能会导致整个树失去平衡,因此需要进行旋转操作。 6. 如果删除节点后,其父节点的左右子树高度差不超过1,则不需要进行旋转操作,直接返回。 7. 如果删除节点后,其父节点的左右子树高度差超过1,则需要进行旋转操作。 8. 如果删除节点在父节点的左子树中,并且删除节点的左子树高度大于删除节点的右子树高度,则进行右旋操作;如果删除节点在父节点的右子树中,并且删除节点的右子树高度大于删除节点的左子树高度,则进行左旋操作。 9. 如果删除节点在父节点的左子树中,并且删除节点的左子树高度小于删除节点的右子树高度,则进行左右旋转操作;如果删除节点在父节点的右子树中,并且删除节点的右子树高度小于删除节点的左子树高度,则进行右左旋转操作。 总结 AVL树是一种严格平衡的二叉搜索树,它的每个节点的左右子树高度差不超过1。插入和删除操作可能会导致整个树失去平衡,需要通过旋转操作来重新平衡。AVL树比较适合用于读取操作比较频繁的场景,因为它的查找、插入和删除操作的时间复杂度都是O(log n)。
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