广度优先搜索
来源:互联网 发布:影像测量软件 编辑:程序博客网 时间:2024/05/01 10:08
宽度优先遍历,又称广度优先搜索算法。
首先,让我们回忆一下什么是“深度”:
更学术点的说法,可以看做“单位距离下,离起始状态的长度”
那么广度是什么呢?
个人觉得,可以这么归纳:
何为广度? 可以看做“距离初始状态距离相等的结点”的集合
那么BFS的核心思想就是:从初始结点开始,搜索生成第一层结点,检查目标结点是否在这些结点中,若没有,再将所有第一层的结点逐一进行搜索,得到第二层结点,并逐一检查第二层结点中是否包含目标结点。若没有,再继续搜索第二层所有结点……,如此依次扩展,直到发现目标结点为止。
这样就保证了:如果我现在找到了目标结点(也可以称作当前问题的解),那么我之前肯定没有发现过目标结点,而且由于是广度优先搜索,所以当前的解一定是距离起始结点最近的,也就是最优解。由于第一个解就是最优解,那么我们就可以尝试打印出道路。
伪代码如下:
<code class="hljs cpp has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;"><span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">queue</span> 结点队列<span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">queue</span>.push(起始节点)<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">while</span>(结点队列不为空){ <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">queue</span>.front(); <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">queue</span>.pop();<span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">//取出头结点</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span>(头结点是目标结点) { 跳出循环; } <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">for</span>(对下一层结点进行判断) { <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span>(结点满足筛选条件) { <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">queue</span>.push(满足帅选条件的结点) } }}</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">18</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">19</li></ul>
那么对于上一篇文章中果园的地图,我们的部分状态是这样的:
S 0 1 1 0
0 1 0 0 0
0 0 1 1 0
0 1 0 0 0
0 0 0 0 G
从S点开始,设S点坐标为(1,1)
(1,1)
->(1,2)//第一层
->(2,1)//第一层
->(3,1)//第二层
->(3,2)//第三层
->(4,1)//第三层
……
->(5,5)//找到目标结点,结束
BFS因为维护了一个队列,所以节省了递归需要消耗的时间,但是空间上却比递归消耗的多的多,如果需要找多个解或者每个节点的状态比较多,可能会面临空间超限的情况。
所以:
- 求多个解,首先考虑DFS;
- 求单个解,首先考虑BFS
代表题目:HDU 1072 Nightmare
题目大意:在迷宫中有一个炸弹,过六个单位时间就会爆炸,要你求一个起点到迷宫的终点的最短距离,迷宫中有时间重置器,当你走到这个格子,炸弹的爆炸时间重新置为0,迷宫中标识为墙壁的格子不能走,到达任意一个格子时,炸弹计数器为0时,则失败。
解题思路:最短距离,就想到用宽度优先遍历,但是要一个辅助的数组来保存每个格子的时间信息。因为每个格子前进一步的花费时间单位是一样的,所以宽度遍历的结果自然是最短距离,由于时间单位有限制,只能走六个单元,只有在这六个时间单位里到达了终点,或者走到了时间设置开关把炸弹计时器置为0才能继续走下去,所以要一个辅助数组来保存每个格子剩余的最大时间单位,只有走到当前的格子的剩余时间单位比之前的大时,这个状态才能加入队列中。
下面是代码:
<code class="hljs cpp has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;"><span class="hljs-preprocessor" style="color: rgb(68, 68, 68); box-sizing: border-box;">#include <iostream></span><span class="hljs-preprocessor" style="color: rgb(68, 68, 68); box-sizing: border-box;">#include <cstdio></span><span class="hljs-preprocessor" style="color: rgb(68, 68, 68); box-sizing: border-box;">#include <cstring></span><span class="hljs-preprocessor" style="color: rgb(68, 68, 68); box-sizing: border-box;">#include <cstdlib></span><span class="hljs-preprocessor" style="color: rgb(68, 68, 68); box-sizing: border-box;">#include <queue></span><span class="hljs-preprocessor" style="color: rgb(68, 68, 68); box-sizing: border-box;">#include <algorithm></span><span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">using</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">namespace</span> <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">std</span>;<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">struct</span> node{ <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> x, y; <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> step; <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> t;};<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">const</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> maxn = <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">9</span>;<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> dir[<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">4</span>][<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">2</span>] = {{<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>, <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>}, {-<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>, <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>}, {<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>, <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>}, {<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>, -<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>}};<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> maze[maxn][maxn], graph[maxn][maxn];<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> n, m, ex, ey, ans;<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">bool</span> bfs(<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> x, <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> y);<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> main(){ <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> test; <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">scanf</span>(<span class="hljs-string" style="color: rgb(0, 136, 0); box-sizing: border-box;">"%d"</span>, &test); <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">while</span>(test-- != <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>) { <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">scanf</span>(<span class="hljs-string" style="color: rgb(0, 136, 0); box-sizing: border-box;">"%d %d"</span>, &n, &m); <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> sx, sy; <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">for</span>(<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> i = <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>; i < n; i++) { <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">for</span>(<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> j = <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>; j < m; j++) { <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">scanf</span>(<span class="hljs-string" style="color: rgb(0, 136, 0); box-sizing: border-box;">"%d"</span>, &maze[i][j]); <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span>(maze[i][j] == <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">2</span>) sx = i, sy = j; <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span>(maze[i][j] == <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">3</span>) ex = i, ey = j; graph[i][j] = <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>; } } <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span>(bfs(sx, sy)) <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">printf</span>(<span class="hljs-string" style="color: rgb(0, 136, 0); box-sizing: border-box;">"%d\n"</span>, ans); <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">else</span> <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">printf</span>(<span class="hljs-string" style="color: rgb(0, 136, 0); box-sizing: border-box;">"-1\n"</span>); } <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">return</span> <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>;}<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">bool</span> bfs(<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> x, <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> y){ <span class="hljs-stl_container" style="box-sizing: border-box;"><span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">queue</span><node></span> que; node s; s.x = x; s.y = y; s.step = <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>; s.t = <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">6</span>; graph[x][y] = <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">6</span>; que.push(s); <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">while</span>(!que.empty()) { node st = que.front(); que.pop(); <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span>(st.x == ex && st.y == ey) { ans = st.step; <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">return</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">true</span>; } <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span>(st.t == <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>) <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">continue</span>; <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">for</span>(<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> i = <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>; i < <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">4</span>; i++) { <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> dx = st.x + dir[i][<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>]; <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> dy = st.y + dir[i][<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>]; <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span>(dx >= <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span> && dx < n && dy >= <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span> && dy < m && maze[dx][dy] != <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>) { node tmp; tmp.x = dx; tmp.y = dy; tmp.step = st.step + <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>; tmp.t = st.t - <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>; <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span>(maze[dx][dy] == <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">4</span>) tmp.t = <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">6</span>; <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span>(tmp.t > graph[dx][dy]) { graph[dx][dy] = tmp.t; que.push(tmp); } } } } <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">return</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">false</span>;}</code>
- 广度优先搜索算法
- 双向广度优先搜索
- 广度优先搜索法
- pku2251(广度优先搜索)
- POJ1184Clerver_Writer:广度优先搜索
- Java广度优先搜索
- [AI]广度优先搜索
- 广度优先搜索-BFS
- 广度优先搜索算法
- 广度优先搜索算法
- BFS广度优先搜索
- 广度优先搜索 BFS
- 广度优先搜索
- [ 算法 ]广度优先搜索!
- 广度优先搜索
- 广度优先搜索算法
- 广度优先搜索算法
- 广度优先搜索
- unity中简单的血条制作
- webstorm跑索引卡顿的问题
- unity中射线碰撞检测总结
- unity中自定义鼠标样式
- 利用OnAnimatorove函数控制人物的移动
- 广度优先搜索
- unity摄像机控制篇
- Android开发一些共通方法的整理
- C++中Map的基本用法
- 阿里巴巴2017实习生笔试题(二)
- poj 1265(网格)
- Android应用开发试题(收集)
- [2016/8/2][暑假集训]数论基础
- HTML特殊字符编码大全