C++怎么实现深度优先搜索(DFS)_C++图与树的遍历算法详解

深度优先搜索(DFS)通过递归或实现,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。

c++怎么实现深度优先搜索(dfs)_c++图与树的遍历算法详解

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。

图的邻接表表示与DFS实现

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 #include iostream>using namespace std;

class Graph {int V; // 节点数量vector> adj; // 邻接表void dfsUtil(int v, vector& 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& visited) {visited[v] = true;cout

for (int neighbor : adj[v]) {    if (!visited[neighbor]) {        dfsUtil(neighbor, visited);    }}

}

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void Graph::dfs(int start) {vector 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。

二叉树的DFS遍历

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 val left);preorder(root->right);}

// 中序遍历:左 -> 根 -> 右void inorder(TreeNode* root) {if (root == nullptr) return;inorder(root->left);cout val right);}

// 后序遍历:左 -> 右 -> 根void postorder(TreeNode* root) {if (root == nullptr) return;postorder(root->left);postorder(root->right);cout 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。

使用栈实现非递归DFS

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

void dfsIterative(Graph& g, int start) {int V = g.V;vector visited(V, false);stack 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。

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