深度优先搜索(DFS)通过递归或栈实现,先访问节点并标记,再深入未访问的邻接点,回溯时继续探索其他路径,适用于图和树的遍历。

深度优先搜索(DFS)是一种用于遍历或搜索图和树的算法。它的核心思想是沿着一条路径尽可能深入地访问节点,直到无法继续为止,然后回溯到上一个节点尝试其他路径。在C++中,可以通过递归或栈来实现DFS。下面详细介绍如何在图和树中实现DFS。
在图中,通常使用邻接表来存储节点之间的连接关系。每个节点维护一个相邻节点的列表。
以下是一个无向图的DFS实现示例:
// 使用vector模拟邻接表 #include <vector> #include <iostream> using namespace std;class Graph { int V; // 节点数量 vector<vector<int>> adj; // 邻接表 void dfsUtil(int v, vector<bool>& visited);
public: Graph(int V); void addEdge(int v, int w); void dfs(int start); };
Graph::Graph(int V) { this->V = V; adj.resize(V); }
void Graph::addEdge(int v, int w) { adj[v].push_back(w); adj[w].push_back(v); // 无向图双向添加 }
void Graph::dfsUtil(int v, vector<bool>& visited) { visited[v] = true; cout << v << " ";
for (int neighbor : adj[v]) {
if (!visited[neighbor]) {
dfsUtil(neighbor, visited);
}
}}
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void Graph::dfs(int start) { vector<bool> visited(V, false); dfsUtil(start, visited); }
说明:构造函数初始化邻接表;addEdge添加边;dfsUtil是递归辅助函数,打印当前节点并递归访问未访问的邻居;dfs启动遍历,初始化访问标记数组。
对于二叉树,DFS有三种常见顺序:前序、中序、后序。它们都可通过递归轻松实现。
struct TreeNode { int val; TreeNode *left; TreeNode *right; TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {} };// 前序遍历:根 -> 左 -> 右 void preorder(TreeNode* root) { if (root == nullptr) return; cout << root->val << " "; preorder(root->left); preorder(root->right); }
// 中序遍历:左 -> 根 -> 右 void inorder(TreeNode* root) { if (root == nullptr) return; inorder(root->left); cout << root->val << " "; inorder(root->right); }
// 后序遍历:左 -> 右 -> 根 void postorder(TreeNode* root) { if (root == nullptr) return; postorder(root->left); postorder(root->right); cout << root->val << " "; }
每种遍历方式只是处理根节点的位置不同,其余结构一致。可根据需求选择合适顺序。
递归本质是系统栈的调用,也可以手动用栈模拟,避免递归带来的栈溢出风险,尤其适用于深度较大的结构。
#include <stack>void dfsIterative(Graph& g, int start) { int V = g.V; vector<bool> visited(V, false); stack<int> s;
s.push(start);
while (!s.empty()) {
int v = s.top();
s.pop();
if (!visited[v]) {
cout << v << " ";
visited[v] = true;
}
// 将所有未访问的邻接点压入栈(注意顺序可影响输出)
for (auto it = g.adj[v].rbegin(); it != g.adj[v].rend(); ++it) {
if (!visited[*it]) {
s.push(*it);
}
}
}}
使用栈时要注意:为了保证与递归顺序一致,通常需要逆序压入邻接点。因为栈是后进先出,先压入右边会导致左边先被访问。
基本上就这些。无论是图还是树,DFS的核心就是“一路走到底,走不通再回头”。递归写法简洁直观,适合大多数场景;非递归则更灵活可控。理解访问标记数组的作用和回溯时机是掌握DFS的关键。
以上就是C++怎么实现深度优先搜索(DFS)_C++图与树的遍历算法详解的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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