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深度优先搜索

2025/7/7 14:33:32 来源:https://blog.csdn.net/2301_80391227/article/details/141226171  浏览:    关键词:深度优先搜索

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在图上寻找路径

深度优先的定义

判断从V出发是否能走到终点

判断从V出发是否能走到终点,如果能,要记录路径

深度优先遍历图上所有节点

图的表示方法 -- 邻接矩阵

城堡问题


在图上寻找路径

在图上如何寻找从1到8的路径?
一种策略:只要能发现没走过的点,就走到它。有多个点可走就随便挑一个,如果无路可走就回退,再看有没有没走过的点可走

运气最好: 1->2->4->8

运气稍差: 1->2->4->5->6->8

运气坏:
1->3->7->9=>7->A=>7=>3->5->6->8 (双线箭头表示回退)

不连通的图,无法从节点1走到节点8。

完整的尝试过程可能如下:
1->2->4->3->7=>3=>4=>2->9=>2=>1

结论:不存在从1到8的路径

得出这个结论之前,一定会把从1出发能走到的点全部都走过。

深度优先的定义

从起点出发,走过的点要做标记,发现有没走过的点,就随意挑一个往前走,走不了就回退,此种路径搜索策略就称为“深度优先搜索”,简称“深搜”。

其实称为“远度优先搜索”更容易理解些。因为这种策略能往前走一步就往前走一步,总是试图走得更远。所谓远近(或深度),就是以距离起点的步数来衡量的。

  • 判断从V出发是否能走到终点

bool Dfs(V){if( V 为终点)return true;if( V 为旧点)return false;将V标记为旧点;对和V相邻的每个节点U {if( Dfs(U) == true)return true;}return false;
}
int main()
{将所有点都标记为新点; 起点 = 1终点 = 8cout << Dfs(起点);
}
  • 判断从V出发是否能走到终点,如果能,要记录路径

Node path[MAX_LEN];	//MAX_LEN取节点总数即可
int depth;
bool Dfs(V){if( V为终点){path[depth] = V;return true;}if( V为旧点)return false; 将 V 标 记 为 旧 点 ; path[depth]=V;++depth;对和V相邻的每个节点U{if( Dfs(U) == true)return true;}--depth;return false;
}
int main()
{将所有点都标记为新点;depth = 0;if( Dfs(起点)){for(int i = 0;i <= depth; ++ i)cout << path[i] << endl;}
}
  • 深度优先遍历图上所有节点

Dfs(V) {if( V是旧点)return;将V标记为旧点;对和V相邻的每个点U {Dfs(U);}
}
int main() {将所有点都标记为新点;while(在图中能找到新点k)Dfs(k);
}
  • 图的表示方法 -- 邻接矩阵

用一个二维数组G存放图,G[i][ j]表示节点i和节点j之间边的情况(如有无边,边方向,权值大小等)

遍历复杂度:O(n2)        n为节点数目

每个节点V对应一个一维数组(vector),里面存放从V连出去的边,边的信息包括另一顶点,还可能包含边权值等。

遍历复杂度:O(n+e)n为节点数目,e为边数目

城堡问题

题目

   1   2   3   4   5   6   7  #############################1 #   |   #   |   #   |   |   ######---#####---#---#####---#2 #   #   |   #   #   #   #   ##---#####---#####---#####---#3 #   |   |   #   #   #   #   ##---#########---#####---#---#4 #   #   |   |   |   |   #   ##############################(图 1)#  = Wall   |  = No wall-  = No wall

图1是一个城堡的地形图。请你编写一个程序,计算城堡一共有多少房间,最大的房间有多大。城堡被分割成m×n(m≤50,n≤50)个方块,每个方块可以有0~4面墙。

输入

程序从标准输入设备读入数据。第1、2行每行1个整数,分别是南北向、东西向的方块数。在接下来的输入行里,每个方块用一个数字(0≤p≤50)描述。用一个数字表示方块周围的墙,1表示西墙,2表示北墙,4表示东墙,8表示南墙。每个方块用代表其周围墙的数字之和表示。城堡的内墙被计算两次,方块(1,1)的南墙同时也是方块(2,1)的北墙。输入的数据保证城堡至少有两个房间。

4 
7 
11 6 11 6 3 10 6 
7 9 6 13 5 15 5 
1 10 12 7 13 7 5 
13 11 10 8 10 12 13 

输出

输出2行,每行一个数,表示城堡的房间数、城堡中最大房间所包括的方块数。结果显示在标准输出设备上。

5
9

解题思路

  • 把方块看作是节点,相邻两个方块之间如果没有墙,则在方块之间连一条边,这样城堡就能转换成一个图。
  • 求房间个数,实际上就是在求图中有多少个极大连通子图。
  • 一个连通子图,往里头加任何一个图里的其他点,就会变得不连通,那么这个连通子图就是极大连通子图。(如:(8,5,6))

 

  • 对每一个房间,深度优先搜索,从而给这个房间能够到达的所有位置染色。最后统计一共用了几种颜色,以及每种颜色的数量。
  • 比如

1

1

2

2

3

3

3

1

1

1

2

3

4

3

1

1

1

5

3

5

3

1

5

5

5

5

5

3

  • 从而一共有5个房间,最大的房间(1)占据9 个格子
#include <iostream>
#include <stack>
#include <cstring> 
using namespace std;
int R,C;	//行列数
int rooms[60][60];
int color[60][60]; //方块是否染色过的标记
int maxRoomArea = 0, roomNum = 0;
int roomArea;
void Dfs(int i,int k){if( color[i][k] )return;++ roomArea;color [i][k] = roomNum;int main(){cin >> R >> C;for( int i = 1;i <= R;++i)for ( int k = 1;k <= C; ++k)cin >> rooms[i][k]; memset(color,0,sizeof(color)); for( int i = 1;i <= R; ++i)for( int k = 1; k <= C; ++ k) {if( !color[i][k] ) {++ roomNum ;	roomArea = 0;Dfs(i,k);maxRoomArea = max(roomArea,maxRoomArea);}}cout << roomNum << endl;cout << maxRoomArea << endl;
}//复杂度:O(R*C)

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