基础算法：BFS

handler012026-03-19 11:16

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宽度优先搜索 BFS

（层次扩展+队列+边权为1的最短路）

核心思想

从起点出发，一层一层向外扩散；先到的层就是最短路径

模板

cpp 复制代码

void bfs()
{
    memset(dist, -1, sizeof dist);
    queue<PII> q;
    q.push({x, y});               // 插入队列
    dist[x][y] = 0;               // 起始节点初始化为 0

    while (q.size())
    {
        auto t = q.front(); q.pop();      // 拿出后删掉队头
        for (int k = 0; k < 8; k++)       // 八个方向遍历
        {
            int i = t.first, j = t.second;
            int x = i + dx[k], y = j + dy[k];
            if (x < 1 || x > n || y < 1 || y > m) continue;   // 越界剪枝
            if (dist[x][y] != -1) continue;                   // 访问过剪枝
            dist[x][y] = dist[i][j] + 1;                      // 更新结果
            q.push({x, y});                                   // 插入队尾
        }
    }
}

多源BFS

初始化：

cpp 复制代码

for 所有起点 p
    dist[p] = 0, q.push(p);

//其余代码与单源完全一致；第一次访问即最短距离。

01-BFS（边权只有0或1）

0 权边 → 插队头 push_front
1 权边 → 插队尾 push_back
用双端队列 deque ，仍保证"层"有序
复杂度 O(V+E)。

cpp 复制代码

int dfs01(int x1, int y1, int x2, int y2) {
    memset(dist, -1, sizeof dist);              // 距离表初始化为"未访问"
    deque<pair<int, int>> q;                    // 双端队列：0 权头插，1 权尾插
    q.push_back({x1, y1});                      // 起点入队
    dist[x1][y1] = 0;                           // 起点代价 0

    while (q.size()) {
        auto [x, y] = q.front(); q.pop_front(); // 取出当前最小代价节点
        if (x == x2 && y == y2) return dist[x][y]; // 到达终点，立即返回最短路

        for (int k = 0; k < 4; k++) {           // 四方向扩展
            int nx = x + dx[k], ny = y + dy[k]; // 邻居坐标
            if (nx < 1 || nx > n || ny < 1 || ny > m) continue; // 越界剪枝
            if (dist[nx][ny] != -1) continue;   // 已访问剪枝

            int w = (g[nx][ny] == g[x][y] ? 0 : 1); // 边权：相同 0，不同 1
            dist[nx][ny] = dist[x][y] + w;      // 更新邻居距离
            if (w == 0) q.push_front({nx, ny}); // 0 权边插队头
            else q.push_back({nx, ny});         // 1 权边排队尾
        }
    }
    return -1;  // 无法到达终点
}

常见应用对照表

问题	关键词	算法
迷宫最短路	边权1	单源BFS
矩阵多起点	多源最短路	多源BFS
走到相邻格代价0/1	0-1边权	01-BFS
层次遍历，联通块	层序扩散	BFS