📅  最后修改于: 2023-12-03 15:13:39.180000             🧑  作者: Mango
BFS和DFS是常见的图搜索算法,它们有以下几个区别:
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。
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。
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。
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。
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。