我理解DFS和BFS之间的区别,但是我想知道在选择DFS和BFS时应该考虑哪些因素。
比如对于非常深的树避免DFS,等等。
我理解DFS和BFS之间的区别,但是我想知道在选择DFS和BFS时应该考虑哪些因素。
比如对于非常深的树避免DFS,等等。
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BFS的一个重要优势是,它可以用于寻找未加权图中任意两个节点之间的最短路径。 然而,我们不能用DFS来做同样的事情。
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深度优先搜索
深度优先搜索通常用于模拟游戏(以及现实世界中的类似游戏场景)。在典型的游戏中,你可以从几种可能的行动中选择一种。每个选择都会引出更多的选择,每个选择又会引出更多的选择,如此循环往复,形成一个不断扩大的可能性树形图。
例如,在国际象棋和井字游戏中,当你决定走哪一步时,你可以在脑海中想象一步,然后是对手可能的反应,然后是你的反应,等等。你可以通过观察哪一步会带来最好的结果来决定做什么。
在游戏树中只有一些路径能够引导你获胜。有些会导致你的对手获胜,当你到达这样的结局时,你必须后退或回溯到前一个节点,并尝试不同的路径。通过这种方式,您可以探索树,直到找到一条具有成功结论的路径。然后沿着这条路迈出第一步。
广度优先搜索
宽度优先搜索有一个有趣的特性:它首先找到距离起点一条边的所有顶点,然后是距离起点两条边的所有顶点,依此类推。如果你试图找到从起始顶点到给定顶点的最短路径,这是很有用的。你开始一个BFS,当你找到指定的顶点时,你知道你到目前为止跟踪的路径是到该节点的最短路径。如果有更短的路径,BFS早就找到了。
宽度优先搜索可用于在BitTorrent等对等网络中查找相邻节点,GPS系统用于查找附近位置,社交网站用于查找指定距离内的人等等。
这在很大程度上取决于搜索树的结构以及解的数量和位置(也就是搜索项)。
If you know a solution is not far from the root of the tree, a breadth first search (BFS) might be better. If the tree is very deep and solutions are rare, depth first search (DFS) might take an extremely long time, but BFS could be faster. If the tree is very wide, a BFS might need too much memory, so it might be completely impractical. If solutions are frequent but located deep in the tree, BFS could be impractical. If the search tree is very deep you will need to restrict the search depth for depth first search (DFS), anyway (for example with iterative deepening).
但这些只是经验法则;你可能需要尝试一下。
我认为在实践中,你通常不会以纯粹的形式使用这些算法。可能会有一些启发式方法,有助于首先探索搜索空间中有希望的部分,或者您可能希望修改搜索算法,以便能够有效地并行化它。
根据DFS和BFS的性质。 例如,当我们要求最短路径时。 我们通常使用bfs,它可以保证“最短”。 但是DFS只能保证我们可以从这一点可以到达那一点,不能保证‘最短’。
DFS比BFS更节省空间,但可能会深入到不必要的深度。
它们的名字揭示了:如果有很大的广度(即大的分支因子),但深度非常有限(例如有限的“移动”数量),那么DFS可能比BFS更受欢迎。
关于国际发展基金
应该提到的是,有一个不太为人所知的变体,它结合了DFS的空间效率,但(累积)BFS的水平顺序访问,是迭代深化深度优先搜索。该算法对一些节点进行了重访,但只贡献了一个常数因子的渐近差分。
作为程序员,当您处理这个问题时,有一个因素很突出:如果使用递归,那么深度优先搜索更容易实现,因为您不需要维护包含尚未探索的节点的额外数据结构。
如果你在节点中存储“已经访问过”的信息,下面是深度优先搜索非面向图:
def dfs(origin): # DFS from origin:
origin.visited = True # Mark the origin as visited
for neighbor in origin.neighbors: # Loop over the neighbors
if not neighbor.visited: dfs(neighbor) # Visit each neighbor if not already visited
如果将“已经访问过”的信息存储在单独的数据结构中:
def dfs(node, visited): # DFS from origin, with already-visited set:
visited.add(node) # Mark the origin as visited
for neighbor in node.neighbors: # Loop over the neighbors
if not neighbor in visited: # If the neighbor hasn't been visited yet,
dfs(neighbor, visited) # then visit the neighbor
dfs(origin, set())
与此形成对比的是广度优先搜索,在广度优先搜索中,无论如何都需要为尚未访问的节点列表维护单独的数据结构。