📜  BFS和DFS的区别(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:13:39.180000             🧑  作者: Mango

BFS和DFS的区别

BFS和DFS是常见的图搜索算法,它们有以下几个区别:

搜索顺序

BFS从起点开始,按照距离逐层搜索直到找到目标节点,它保证在搜索树中每个节点最先被访问到的时候,它的深度也是最小的。

DFS从起点开始,选择一个方向一直搜索到底,直到找到目标节点或者无法前进,然后回溯到前面的节点继续搜索其他方向。DFS的搜索顺序可能是任意的。

空间复杂度

BFS在搜索树中同时保存同一层级所有节点,因此空间需求比较大,尤其是整个搜索树非常宽的时候。在最坏情况下,BFS的空间复杂度是O(|V|),其中|V|是节点总数。

DFS一般只保存当前路径和相关信息,因此空间需求比较小。在最坏情况下,DFS的空间复杂度是O(h),其中h是搜索树的高度。

时间复杂度

对于同一个图和同一个目标节点,BFS和DFS的时间复杂度都是O(|V|+|E|),其中|V|是节点总数,|E|是边总数。但是,在不同的场景中,两者的表现有很大不同。

BFS处理的节点很多,但是基本上是按照一定顺序排列的,因此找到目标节点的时间复杂度较低。对于无向无环图,BFS找到目标节点的时间复杂度可能接近O(|V|)。

DFS一般需要遍历整个搜索树才能找到目标节点,因此它可能需要比BFS更长的时间才能找到目标节点。此外,DFS还可能会出现死循环等问题,需要一定的技巧和处理。另外,在无限制的深度优先搜索中,DFS可能会陷入死循环,因此我们需要设置最大深度终止搜索。

应用场景

BFS适用于搜索树较浅且目标节点分布分散的情况,如最短路径、最小生成树等。

DFS通常用于存在多个解的问题,或者需要遍历整个搜索树的情况,如图的连通性、拓扑排序、回溯等。

代码示例

BFS的Python实现如下所示:

def bfs(graph, start, end):
    queue = [(start, [start])]
    while queue:
        (node, path) = queue.pop(0)
        for next_node in graph[node] - set(path):
            if next_node == end:
                return path + [next_node]
            else:
                queue.append((next_node, path + [next_node]))
    return None

DFS的Python实现如下所示:

def dfs(graph, start, end, visited=None, path=None):
    if visited is None:
        visited = set()
    if path is None:
        path = []
    visited.add(start)
    path.append(start)
    if start == end:
        return path
    for next_node in graph[start] - visited:
        next_path = dfs(graph, next_node, end, visited, path)
        if next_path:
            return next_path
    return None

以上代码只是示例,实际中需要根据具体问题进行修改。