假设您想递归地实现一个二叉树的宽度优先搜索。你会怎么做?
是否可以只使用调用堆栈作为辅助存储?
假设您想递归地实现一个二叉树的宽度优先搜索。你会怎么做?
是否可以只使用调用堆栈作为辅助存储?
当前回答
我发现了一个非常漂亮的递归(甚至函数)宽度优先遍历相关算法。不是我的想法,但我认为在这个话题中应该提到它。
Chris Okasaki在http://okasaki.blogspot.de/2008/07/breadth-first-numbering-algorithm-in.html上用3张图片非常清楚地解释了他的ICFP 2000的宽度优先编号算法。
Debasish Ghosh的Scala实现,我在http://debasishg.blogspot.de/2008/09/breadth-first-numbering-okasakis.html找到的,是:
trait Tree[+T]
case class Node[+T](data: T, left: Tree[T], right: Tree[T]) extends Tree[T]
case object E extends Tree[Nothing]
def bfsNumForest[T](i: Int, trees: Queue[Tree[T]]): Queue[Tree[Int]] = {
if (trees.isEmpty) Queue.Empty
else {
trees.dequeue match {
case (E, ts) =>
bfsNumForest(i, ts).enqueue[Tree[Int]](E)
case (Node(d, l, r), ts) =>
val q = ts.enqueue(l, r)
val qq = bfsNumForest(i+1, q)
val (bb, qqq) = qq.dequeue
val (aa, tss) = qqq.dequeue
tss.enqueue[org.dg.collection.BFSNumber.Tree[Int]](Node(i, aa, bb))
}
}
}
def bfsNumTree[T](t: Tree[T]): Tree[Int] = {
val q = Queue.Empty.enqueue[Tree[T]](t)
val qq = bfsNumForest(1, q)
qq.dequeue._1
}
其他回答
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define Max 1000
vector <int> adj[Max];
bool visited[Max];
void bfs_recursion_utils(queue<int>& Q) {
while(!Q.empty()) {
int u = Q.front();
visited[u] = true;
cout << u << endl;
Q.pop();
for(int i = 0; i < (int)adj[u].size(); ++i) {
int v = adj[u][i];
if(!visited[v])
Q.push(v), visited[v] = true;
}
bfs_recursion_utils(Q);
}
}
void bfs_recursion(int source, queue <int>& Q) {
memset(visited, false, sizeof visited);
Q.push(source);
bfs_recursion_utils(Q);
}
int main(void) {
queue <int> Q;
adj[1].push_back(2);
adj[1].push_back(3);
adj[1].push_back(4);
adj[2].push_back(5);
adj[2].push_back(6);
adj[3].push_back(7);
bfs_recursion(1, Q);
return 0;
}
设v为起始顶点
设G是问题中的图
下面是不使用队列的伪代码
Initially label v as visited as you start from v
BFS(G,v)
for all adjacent vertices w of v in G:
if vertex w is not visited:
label w as visited
for all adjacent vertices w of v in G:
recursively call BFS(G,w)
下面是一个BFS递归遍历Python实现,用于没有周期的图。
def bfs_recursive(level):
'''
@params level: List<Node> containing the node for a specific level.
'''
next_level = []
for node in level:
print(node.value)
for child_node in node.adjency_list:
next_level.append(child_node)
if len(next_level) != 0:
bfs_recursive(next_level)
class Node:
def __init__(self, value):
self.value = value
self.adjency_list = []
如果使用数组来支持二叉树,则可以用代数方法确定下一个节点。如果I是一个节点,那么它的子节点可以在2i + 1(左节点)和2i + 2(右节点)处找到。节点的下一个邻居由i + 1给出,除非i是2的幂
下面是在数组支持的二叉搜索树上实现宽度优先搜索的伪代码。这假设一个固定大小的数组,因此一个固定深度的树。它将查看无父节点,并可能创建难以管理的大堆栈。
bintree-bfs(bintree, elt, i)
if (i == LENGTH)
return false
else if (bintree[i] == elt)
return true
else
return bintree-bfs(bintree, elt, i+1)
我想在上面的答案中加上我的观点,如果语言支持生成器之类的东西,bfs可以协递归地完成。
首先,@Tanzelax的回答是:
宽度优先遍历传统上使用队列,而不是堆栈。队列和堆栈的性质几乎是相反的,因此试图使用调用堆栈(因此得名为堆栈)作为辅助存储(队列)几乎是注定要失败的
实际上,普通函数调用的堆栈不会像普通堆栈那样运行。但是生成器函数将暂停函数的执行,因此它给了我们产生下一层节点的子节点的机会,而无需深入研究节点的更深层次的后代。
下面的代码是Python中的递归bfs。
def bfs(root):
yield root
for n in bfs(root):
for c in n.children:
yield c
这里的直觉是:
BFS首先将根作为第一个结果返回 假设我们已经有了BFS序列,BFS中的下一层元素是序列中前一个节点的直接子节点 重复以上两个步骤