Depth-first поиск алгоритм (DFS) с помощью Python

Уважаемые читатели, в этой статье я пойду через концепцию первого поиска глубины (DFS). Это графическая концепция, которая является общей проблемой во многих конкурентных кодирующих экзаменах. Итак, давайте посмотрим на создание Traversal DFS, используя Python.

Оглавление

Что такое глубинная первая поиск?
Концепция глубины первого поиска проиллюстрирована
Глубина кодирования первого алгоритма поиска в Python
Полный код и вывод
Заключение

Что такое глубинная первая поиск?

Глубинный поиск – это алгоритм, который использует структуру данных стека для прохождения графов и деревьев. Концепция поиска по глубине первого происходит от слова «Глубина». Дерево проходит до глубины ветки, а затем обратно пересекает на остальные узлы.

Рассмотрим пустой «стек», который содержит посещенные узлы для каждой итерации. Наша задача здесь следующая:

Начните на корневом узле и нажать на стек.
Проверьте наличие соседних узлов дерева и выберите один узел.
Перейти всю ветвь выбранного узла и нажмите все узлы в стек.
При достижении конца филиала (не более соседних узлов), то есть NT-листового узла, движутся назад на один шаг и ищите соседние узлы N-1-го узла.
Если есть соседние узлы для N-1-го узла, пересекайте эти ветви и нажимные узлы на стек.

Концепция глубины первого поиска проиллюстрирована

Давайте посмотрим на наш примерный график ниже:

А является корневым узлом. Так что, поскольку A посещается, мы нажимаем это на стек.

Stack : A

Пойдем в ветку A-B. B не посещается, поэтому мы ходим в B и Push B на стек.

Stack : A B

Теперь мы пришли к концу нашей ветви A-B, и мы переходим к N-1-м узлу, который a. Теперь мы посмотрим на соседний узел, который представляет собой S. Vision S и подтолкнуть его на стек. Теперь вам нужно пройти ветку S-C-D, до глубины то есть до D и Mark S, C, D, как посещено.

Stack: A B S C D

Поскольку D не имеет других соседних узлов, возвращайтесь к C и пройдите соседнюю ветку E-H-G на глубину и нажимайте их на стек.

Stack : A B S C D E H G

При достижении D существует только один соседний узел, т.е. f, который не посещается. Нажмите F на стек.

Stack : A B S C D E H G F

Сам этот стек – это обход DFS.

Глубина кодирования первого алгоритма поиска в Python

Как вы должны знать, существует много методов представляющих график, который является списком соседних и матрица смежности.

Таким образом, в следующем примере я определил список соседних для каждого из узлов на нашем графике.

graph1 = {
    'A' : ['B','S'],
    'B' : ['A'],
    'C' : ['D','E','F','S'],
    'D' : ['C'],
    'E' : ['C','H'],
    'F' : ['C','G'],
    'G' : ['F','S'],
    'H' : ['E','G'],
    'S' : ['A','C','G']
}

Примечание: Этот список соседних может быть введен от пользователя и не должен быть жестко закодирован.

Теперь мы определим нашу функцию DFS, которая принимает 3 параметра в качестве ввода – график (список сменок), узел и список посещенных узлов.

Если текущий узел не посещается, т.е. не присутствует в посещенном списке, отметьте его, как посещаемое и добавьте его в посещенный список.

Перейдите к следующему узлу, а затем рекурсивно пропустите этот узел в функцию DFS. Таким образом, каждый узел перемещается до глубины и печатает его в качестве вывода DFS.

def dfs(graph, node, visited):
    if node not in visited:
        visited.append(node)
        for k in graph[node]:
            dfs(graph,k, visited)
    return visited

visited = dfs(graph1,'A', [])
print(visited)

Полный код и вывод

graph1 = {
    'A' : ['B','S'],
    'B' : ['A'],
    'C' : ['D','E','F','S'],
    'D' : ['C'],
    'E' : ['C','H'],
    'F' : ['C','G'],
    'G' : ['F','S'],
    'H' : ['E','G'],
    'S' : ['A','C','G']
}

def dfs(graph, node, visited):
    if node not in visited:
        visited.append(node)
        for k in graph[node]:
            dfs(graph,k, visited)
    return visited

visited = dfs(graph1,'A', [])
print(visited)

Выход вышеуказанного кода выглядит следующим образом:

['A', 'B', 'S', 'C', 'D', 'E', 'H', 'G', 'F']

Заключение

Я надеюсь, что вы следовали этому руководству по алгоритму DFS и смогли понять код и а также пример. Попробуйте, используя ручку и бумагу рядом с вами, чтобы лучше понять обход.