图的遍历(python语言)

本文介绍了图的遍历方法,包括深度优先遍历(DFS)和宽度优先遍历(BFS)。深度优先遍历从一个顶点出发,访问其邻接顶点并进行回溯,直到所有顶点都被访问。宽度优先遍历则先访问最近的邻接顶点,逐步扩大访问范围。文中还给出了DFS和BFS的具体操作流程以及实例分析。

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图的遍历,就是按某种方式系统的访问图中的每个顶点而且仅访问一次的过程。
基本方法分为深度优先遍历和宽度优先遍历两种。

  • 深度优先遍历

访问顶点,并将其标记为已访问。
检查顶点的邻接顶点,从它出发进行深度优先搜索,不存在邻接顶点时回溯。
重复上述操作,直到从顶点出发的所有顶点都已访问。
如果图中还存在未访问的顶点,则选出一个未访问过的顶点,由它重复上述的过程,直至所有图中的顶点都被访问过。
~
深度优先搜索序列(DFS序列):通过深度优先遍历顺序得到的顶点序列。

  • 宽度优先遍历

先访问顶点Vi并将其标为已访问。
依次访问Vi邻接的所有未访问过的顶点,再依次访问与Vi0,Vi1,……Vim-1邻接的所有没被访问的顶点……持续进行下去,直到所有可达顶点都被访问。
如果图中还存在没被访问过的顶点,则选择一个没被访问过的顶点重复上述步骤。
~
宽度优先搜索序列(BFS序列):通过宽度优先遍历得到的顶点序列。

例:这里写图片描述

看两个简单的例子,首先考虑图中G7的DFS序列。假设从顶点a出发开始遍历,一个顶点的不同邻接顶点按照a,b,c……的顺序处理。得到的序列是:
a,c,b,f,g,e,d
考虑图中G8的BFS序列。采用上面的同样假定,得到的序列是:
a,b,c,d,e,g,f

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### Python 遍历算法实现教程 #### 广度优先搜索 (BFS) 广度优先搜索是一种用于遍历方法,它会先访问起始节点的所有邻居节点,然后再逐层向外扩展。 ```python from collections import deque def bfs(graph, start_node): visited = set() # 记录已访问过的节点 queue = deque([start_node]) while queue: node = queue.popleft() if node not in visited: print(node) # 处理当前节点的操作 visited.add(node) for neighbor in graph[node]: if neighbor not in visited: queue.append(neighbor) ``` 此代码展示了如何通过队列来管理待处理的节点列表,并利用集合 `visited` 来跟踪已经访问过的节点[^3]。 #### 深度优先搜索 (DFS) 深度优先搜索则会选择一条路径尽可能深入地探索下去,直到无法继续为止才会回溯到上一个分支点并尝试其他未被探索的方向。 ##### 迭代方式实现 DFS: ```python def dfs_iterative(graph, start_node): stack = [start_node] visited = set() while stack: node = stack.pop() if node not in visited: print(node) # 对当前节点执行操作 visited.add(node) for neighbor in reversed(graph[node]): if neighbor not in visited: stack.append(neighbor) ``` 这里使用栈代替了 BFS 中使用的队列;注意为了保持与递归版本一致的行为,在向栈中添加相邻节点时进行了反转顺序。 ##### 递归方式实现 DFS: ```python def dfs_recursive(graph, node, visited=None): if visited is None: visited = set() if node not in visited: print(node) # 执行所需的动作 visited.add(node) for neighbor in graph[node]: dfs_recursive(graph, neighbor, visited) ``` 这种方法更加简洁直观,但是可能会因为函数调用开销较大而效率较低一些。对于非常深或复杂的表来说,迭代版通常更优。
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