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广度优先搜索 宽度优先搜索 迷宫问题 最短路径 最少操作 由近及远 队列

广度优先搜索,也叫宽度优先搜索,从开始状态,到第一次能到达的状态,再从第一次能到达的状态到下一个能到达的状态,直到探索所有可到达的状态,其时间复杂度为O(状态数×转移的方式)。

广度优先搜索使用了队列的数据结构,搜索时先将初始状态加入队列,,此后从队列前端不断取出状态,把从该状态可以转移到的状态中尚未访问过的部分加入队列,直到队列被抽空或找到了问题的解。

由于广度优先搜索由近到远的顺序特点,它可以用来求最短路径,最少操作等问题的答案。

广度优先搜索中,为做到由近及远的搜索,需要将已经访问过的标记管理起来。状态复杂的可以封装成一个类来表示。

例如最经典的迷宫问题:

const int INF = 100000000;

typedef pair<int, int> P;

char maze[MAX_N][MAX_M + 1];
int N, M;
int sx, sy;
int gx, gy;

int d[MAX_N][MAX_M];

int dx[4] = {1, 0, -1, 0}, dy[4] = {0, 1, 0, -1};

int bfs()
{
	queue<P> que;
	for(int i=0;i<N;i++)
		for(int j=0;j<M;j++)
			d[i][j] = INF;
			
	que.push(P(sx, sy));
	d[sx][sy] = 0;
	while(que.size())
	{
		P p = que.front();q.pop();
		if(p.first == gx && p.second == gy) break;
		
		for(int i=0;i<4;i++)
		{
			int nx = p.first + dx[i], ny = p.second + dy[i];
			if(0 <= nx && nx<N && 0<=ny && ny<M && maze[nx][ny] != '#' && d[nx][ny] == INF)
			{
				que.push(P(nx, ny));
				d[nx][ny] = d[p.first][p.second] + 1;
			}
		}
	}
	return d[gx][gy];
}

void solve()
{
	int res = bfs();
	printf("%d\n", res);
}

与dfs相比,bfs更加浪费空间,dfs则比较节省空间。一种采用与广度优先搜索类似的状态转移顺序,且注重节约内存占用的迭代加深深度优先搜索(IDDFS)。

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