图的遍历之深度优先搜索和广度优先搜索

深度优先搜索的图文介绍

1. 深度优先搜索介绍

图的深度优先搜索(Depth First Search)，和树的先序遍历比较相似。

它的思想：假设初始状态是图中全部顶点均未被访问，则从某个顶点v出发，首先访问该顶点，而后依次从它的各个未被访问的邻接点出发深度优先搜索遍历图，直至图中全部和v有路径相通的顶点都被访问到。 若此时尚有其余顶点未被访问到，则另选一个未被访问的顶点做起始点，重复上述过程，直至图中全部顶点都被访问到为止。

显然，深度优先搜索是一个递归的过程。

2. 深度优先搜索图解

2.1 无向图的深度优先搜索

下面以"无向图"为例，来对深度优先搜索进行演示。

对上面的图G1进行深度优先遍历，从顶点A开始。

第1步：访问A。 
第2步：访问(A的邻接点)C。 
    在第1步访问A以后，接下来应该访问的是A的邻接点，即"C,D,F"中的一个。但在本文的实现中，顶点ABCDEFG是按照顺序存储，C在"D和F"的前面，所以，先访问C。 
第3步：访问(C的邻接点)B。 
    在第2步访问C以后，接下来应该访问C的邻接点，即"B和D"中一个(A已经被访问过，就不算在内)。而因为B在D以前，先访问B。 
第4步：访问(C的邻接点)D。 
    在第3步访问了C的邻接点B以后，B没有未被访问的邻接点；所以，返回到访问C的另外一个邻接点D。 
第5步：访问(A的邻接点)F。 
    前面已经访问了A，而且访问完了"A的邻接点B的全部邻接点(包括递归的邻接点在内)"；所以，此时返回到访问A的另外一个邻接点F。 
第6步：访问(F的邻接点)G。 
第7步：访问(G的邻接点)E。

所以访问顺序是：A -> C -> B -> D -> F -> G -> E

 

2.2 有向图的深度优先搜索

下面以"有向图"为例，来对深度优先搜索进行演示。

对上面的图G2进行深度优先遍历，从顶点A开始。

第1步：访问A。 
第2步：访问B。 
    在访问了A以后，接下来应该访问的是A的出边的另外一个顶点，即顶点B。 
第3步：访问C。 
    在访问了B以后，接下来应该访问的是B的出边的另外一个顶点，即顶点C,E,F。在本文实现的图中，顶点ABCDEFG按照顺序存储，所以先访问C。 
第4步：访问E。 
    接下来访问C的出边的另外一个顶点，即顶点E。 
第5步：访问D。 
    接下来访问E的出边的另外一个顶点，即顶点B,D。顶点B已经被访问过，所以访问顶点D。 
第6步：访问F。 
    接下应该回溯"访问A的出边的另外一个顶点F"。 
第7步：访问G。

所以访问顺序是：A -> B -> C -> E -> D -> F -> G

广度优先搜索的图文介绍

1. 广度优先搜索介绍

广度优先搜索算法(Breadth First Search)，又称为"宽度优先搜索"或"横向优先搜索"，简称BFS。

它的思想是：从图中某顶点v出发，在访问了v以后依次访问v的各个不曾访问过的邻接点，而后分别从这些邻接点出发依次访问它们的邻接点，并使得“先被访问的顶点的邻接点先于后被访问的顶点的邻接点被访问，直至图中全部已被访问的顶点的邻接点都被访问到。若是此时图中尚有顶点未被访问，则须要另选一个不曾被访问过的顶点做为新的起始点，重复上述过程，直至图中全部顶点都被访问到为止。

换句话说，广度优先搜索遍历图的过程是以v为起点，由近至远，依次访问和v有路径相通且路径长度为1,2...的顶点。

2. 广度优先搜索图解

2.1 无向图的广度优先搜索

下面以"无向图"为例，来对广度优先搜索进行演示。仍是以上面的图G1为例进行说明。

第1步：访问A。 
第2步：依次访问C,D,F。 
    在访问了A以后，接下来访问A的邻接点。前面已经说过，在本文实现中，顶点ABCDEFG按照顺序存储的，C在"D和F"的前面，所以，先访问C。再访问完C以后，再依次访问D,F。 
第3步：依次访问B,G。 
    在第2步访问完C,D,F以后，再依次访问它们的邻接点。首先访问C的邻接点B，再访问F的邻接点G。 
第4步：访问E。 
    在第3步访问完B,G以后，再依次访问它们的邻接点。只有G有邻接点E，所以访问G的邻接点E。

所以访问顺序是：A -> C -> D -> F -> B -> G -> E

2.2 有向图的广度优先搜索

下面以"有向图"为例，来对广度优先搜索进行演示。仍是以上面的图G2为例进行说明。

第1步：访问A。 
第2步：访问B。 
第3步：依次访问C,E,F。 
    在访问了B以后，接下来访问B的出边的另外一个顶点，即C,E,F。前面已经说过，在本文实现中，顶点ABCDEFG按照顺序存储的，所以会先访问C，再依次访问E,F。 
第4步：依次访问D,G。 
    在访问完C,E,F以后，再依次访问它们的出边的另外一个顶点。仍是按照C,E,F的顺序访问，C的已经所有访问过了，那么就只剩下E,F；先访问E的邻接点D，再访问F的邻接点G。

所以访问顺序是：A -> B -> C -> E -> F -> D -> G