昨天说了dfs,今天当然要聊聊我们的bfs啦,在一定情况下我们的bfs是要比dfs优越点的,特别是在寻找最短路径的时候,我bfs输出的就是最短的。dfs还要比较。。。
- 当然还是要介绍一下什么是bfs
宽度优先搜索算法(又称广度优先搜索)是最简便的图的搜索算法之一,这一算法也是很多重要的图的算法的原型。Dijkstra单源最短路径算法和Prim最小生成树算法都采用了和宽度优先搜索类似的思想。其别名又叫BFS,属于一种盲目搜寻法,目的是系统地展开并检查图中的所有节点,以找寻结果。换句话说,它并不考虑结果的可能位置,彻底地搜索整张图,直到找到结果为止。——摘自百度百科。
当然我们不可能聊到树,因为我还没学QAQ。
并且,会在以后讲图的遍历中的bfs。
我认为的bfs就是队列加迭代
- 队列简介
在介绍bfs之前,当然要先说说他的好基友,队列啊!
队列,队列,顾名思义排了队的序列。
我们接着用一道题来说一说队列。
题目:肖恩问佩琪要QQ,但是佩琪没有直接给肖恩,而是给了肖恩一串加密后的数字。
具体规则是这样的,第一个删除,第二个数放到末尾
第三个数删除,第四个数放到末尾。
依次类推。删除的序列就是佩琪的QQ。
我们该怎么处理呢?
这就需要我们的队列了。
第一个也就是我们的head,记录队首。
末尾就是我们的tail,记录队尾。
第一个数删除,也就是模拟我们的出队。
第二个数放到最后,也就是模拟我们的入队。
此时我们的head 也就是第一个数,要向后移动head++,才能操作我们的第二个数,第二个数放到末尾,我们要tail++,才能操作我们第四个数就这样一次类推。
请看具体代码
队列
#include "stdio.h"
struct queue //定义一个结构体,有头有尾有数组
{
int a[100];
int head;
int tail;
};
int main()
{
struct queue q;//定义结构体名称
int i;
q.head=1; //对队列的头尾进行初始化
q.tail=1;
for(i=1;i<=9;i++) //输入数据,同时让尾部先达到改组数据的长度
{
scanf("%d",&q.a[q.tail]);
q.tail++;
}
while(q.head<q.tail) //
{
printf("%d",q.a[q.head]);//输出头序列
q.head++; //出队
q.a[q.tail]=q.a[q.head];//让第二个数去最后面
q.tail++; //最后一个位置加一
q.head++; //入队,变成第三个数
}//为什么能循环成功呢?再一次循环中头加2,尾部只加1;
return 0;
}
相信大家对队列已经有所了解了
- 接着我们将用一道题来说一说bfs
这道题的题目是肖恩找佩琪。
肖恩的位置在(1,1)。
佩琪的位置在(4,3)。
我们希望用过最短路径找到佩琪。
当然中间也会有一些障碍物。
我们规定0可走,1不可走。
地图如下
0010
0000
0010
0100
0001
#include "stdio.h"
struct note //我们使用bfs怎么能少的了结构体呢,利用结构体进行出队与入队的操作,就像上面的例题一样
{
int x;//x表示此时的横坐标
int y;//y则是此时的纵坐标
int s;//s就是我们走的步数
};//这里的结构体可和上面的不一样
//这一个结构体相当于上面数组的一个元素
//也就是说这里的一个机构体相当于队列中的一个元素
int main()
{
int a[50][50]={0},book[50][50]={0};
//第一个数组用来储存地图
//第二个数组用来标记哪些点走过
int i,j,k,p,q,m,n,x,y,tx,ty;
struct note que[2501];//就是定义2500个结构体存放每一步
//分别往四个方向行走
int next[4][2]={{0,1},// right
{1,0},//down
{0,-1},//left
{-1,0}};//up
int head,tail;//结构体怎么能没有头和尾呢
//不然怎么出队与入队
int flag;//这个flag很巧妙,请看下面
printf("input two number");
scanf("%d%d",&n,&m); //输入这个地图的行列
printf("input the map"); //输入初始地图
for(i=1;i<=n;i++)
for(j=1;j<=m;j++)
scanf("%d",&a[i][j]);
printf("input the people address");
scanf("%d %d %d %d",&x,&y,&p,&q);//这个当然是肖恩和佩琪的初始地址啦
head=tail=1;//最开始队列里没啥东西就一个头和尾
//我们要用尾对队列的下一步进行处理
//比如尾部的s为2,下一步当然尾部的s为3。
//这就需要把尾向下移一个。
que[tail].x=x;
que[tail].y=y;
que[tail].s=0;
tail++;//对尾部进行赋值以后,当然要把尾向后移动一个
book[x][y]=1;//最开始的点标记走过了
//开始队列
while(head<tail)//头一直小于尾
// 这样可以迭代出我们想要的结果
{
for(k=0;k<=3;k++)
{
tx=que[head].x+next[k][0];//利用迭代走每一步
ty=que[head].y+next[k][1];//利用迭代走每一步,对照着那个next的数组你能明白的
if(tx<1||tx>n||ty<1||ty>m)//和我们dfs一样也要判断边界
continue;
if(a[tx][ty]==0&&book[tx][ty]==0)//我们能走下一步的前提
//这个点可以走a数组为0
//这个点没走过book数组为0
{
book[tx][ty]=1;//走过了当然要标记,不然走重复了
que[tail].x=tx;
//我们要对队列进行赋值呀
que[tail].y=ty;
que[tail].s=que[head].s+1;//这时的步数要比刚开始加一
tail++;//和上面一样,移动一位,方便下次赋值
}
if(tx==p&&ty==q)
{
flag=1;//看flag就用在这
//用flag标识满足条件
break;
}
}
if(flag==1)
break;
head++;
}
printf("%d",que[tail-1].s);
return 0;
带入各个数值最后输出的值是7
如果我们用dfs加判断最短的条件输出的也是7。
由于篇幅有限就不给大家敲dfs的代码了。
希望大家能通过这一道例题明白bfs的基本含义
bfs就是一步一步尝试,不断试错,找到最佳!
------以上题目和代码出自《啊哈!算法》
我仅对部分代码坐了充分的补充和注释。
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