算法——图——bsf 广度优先搜索算法 (Breadth First Search)

图遍历算法------bsf 广度优先搜索算法 (Breadth First Search) 算法

概述

广度优先搜索(BFS)是一种重要的图遍历算法,用于在横向运动中搜索图的所有顶点。它从一个给定的顶点开始,在进入下一个级别之前访问它的所有邻居。BFS的时间复杂度取决于图中顶点和边的数量。

文章中使用的动画网站地址:

限 pc: 广度优先算法http://www.donghuasuanfa.com/platform/portal?pc=bfs

算法一览表:https://blog.csdn.net/ww753951/article/details/106862328

动画算法一览表:http://www.donghuasuanfa.com/portal

算法过程

算法分为五个步骤。

步骤一:将源点放入到队列中。

步骤二:将队列的头顶点u放入到已完成列表。

步骤三:将u的所有未处理过的关联顶点放入到队列中,并标记为已处理。

步骤四:将u顶点设置为完成顶点。

步骤五:重复步骤二至四。

以下图为例,图的原点为7,则算法遍历图节点的顺序为7,13,25,16,18,39。

步骤一:初始化原点到队列

步骤演示过程如下图1-1所示。节点7为源点。算法首先将节点7移动到队列Q中。


图1-1

步骤二:将队列的头顶点放入到已完成集合

将队列的头元素u放入到已遍历完成列表。当前队列的头部顶点为7,所以将7顶点移动到已遍历集合。步骤演示过程如下图2-1所示。

图2-1

步骤三:将订单的关联顶点放入到队列中

将u的所有未处理过的关联顶点放入到队列中,并标记为已处理,节点颜色变为红色。

当前u的所有未处理的元素分别为13,25,16。所以将7的关联顶点分别放入队列。

步骤演示过程如下图3-1所示。


图3-1

步骤四:将u顶点设置为完成节点。

当前顶点为u=7。 将u=7顶点设置为已完成,并标记为绿色。步骤演示过程如下图3-1所示。

图4-1

步骤五:重复步骤二至四。

步骤二:将队列的头部顶点13放入到已遍历结合。

步骤三:将13节点的关联元素放入到到队列, 因为13的关联顶点分别为7和25,且7已处理、25已放入队列,所以13顶点的此步骤无需处理。

步骤四:将13节点设置为完成节点。

整体步骤如图5-1所示。


图5-1

剩下的节点处理和上述步骤一致,不再赘述。

时间复杂度&空间复杂度

时间复杂度

在BFS中,每个顶点和边只访问一次。因此,BFS的时间复杂度可以表示为O(V+E),其中V是图中顶点的数量,E是图中边的数量。

让我们分解一下时间复杂性分析:

1.访问所有顶点:BFS需要访问图中的所有顶点。这需要O(V)时间。

2.检查所有边:BFS还需要检查所有边,以确定是否有任何未访问的顶点连接到当前顶点。对于每个顶点,我们需要检查其所有相邻顶点。在最坏的情况下,每个顶点与其他每个顶点都有一条边,即一个完整的图。这需要O(E)时间。

因此,BFS的总体时间复杂度为O(V+E)。

空间复杂度

BFS的空间复杂度由队列数据结构决定,队列数据结构用于跟踪访问的顶点和要探索的顶点。在最坏的情况下,当访问所有顶点时,队列可以将所有顶点存储在图的一个级别上。因此,BFS的空间复杂度也是O(V)。

相关推荐
khalil10204 分钟前
代码随想录算法训练营Day-50 图论02 | 99.岛屿数量-深搜、99.岛屿数量-广搜 、100.岛屿的最大面积
数据结构·c++·算法·leetcode·深度优先·图论
Brilliantwxx4 分钟前
【C++】模版进阶(特化+分离编译+非类型模版参数)
开发语言·数据结构·c++·算法
Black蜡笔小新5 分钟前
自动化AI算法训练服务器DLTM企业级AI模型工作站构筑企业AI自主可控新模式
人工智能·算法·自动化
bnmoel5 分钟前
数据结构深度剖析链表全集:结构实现、分类与底层原理全解析
c语言·数据结构·算法·链表·双向链表
童先生15 分钟前
华为云、阿里云、AWS签名机制详解! AK/SK + HMAC-SHA256 签名鉴权!
算法·阿里云·华为云·云计算
承渊政道17 分钟前
【贪心算法】(经典实战应用解析(二):最⻓递增⼦序列、递增的三元⼦序列、最⻓连续递增序列、买卖股票的最佳时机、买卖股票的最佳时机II)
数据结构·c++·学习·算法·leetcode·贪心算法·哈希算法
li星野19 分钟前
动态规划十题通关:从爬楼梯到编辑距离(Python + C++)
c++·python·学习·算法·动态规划
栈溢出了22 分钟前
GAT(Graph Attention Network)学习笔记
人工智能·深度学习·算法·机器学习
Tutankaaa22 分钟前
学校知识竞赛怎么组织?从班级到年级的进阶方案
经验分享·学习·算法·职场和发展
qcx2324 分钟前
混合检索+重排序:当前 RAG 精度提升最成熟的工程路径
算法·ai·llm·agent·rag·agentic