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哪个遍历算法适合计算机

发布时间:2023-08-05 22:27:39

① 计算机编程算法有哪些比较常用的用以解决问题的

一)基本算法 : 1.枚举 2.搜索: 深度优先搜索 广度优先搜索 启发式搜索 遗传算法 (二)数据结构的算法 (三)数论与代数算法 (四)计算几何的算法:求凸包 (五)图论 算法: 1.哈夫曼编码 2.树的遍历 3.最短路径 算法 4.最小生成树 算法 5.最小树形图 6.网络流 算法 7.匹配算法 (六)动态规划 (七)其他: 1.数值分析 2.加密算法 3.排序 算法 4.检索算法 5.随机化算法

② 图遍历算法之DFS/BFS

在计算机科学, 图遍历(Tree Traversal,也称图搜索)是一系列图搜索的算法, 是单次访问树结构类型数据(tree data structure)中每个节点以便检查或更新的一系列机制。图遍历算法可以按照节点访问顺序进行分类,根据访问目的或使用场景的不同,算法大致可分为28种:

图遍历即以特定方式访问图中所有节点,给定节点下有多种可能的搜索路径。假定以顺序方式进行(非并行),还未访问的节点就需通过堆栈(LIFO)或队列(FIFO)规则来确定访问先后。由于树结构是一种递归的数据结构,在清晰的定义下,未访问节点可存储在调用堆栈中。本文介绍了图遍历领域最流行的广度优先搜索算法BFS和深度优先搜索算法DFS,对其原理、应用及实现进行了阐述。通常意义上而言,深度优先搜索(DFS)通过递归调用堆栈比较容易实现,广义优先搜索通过队列实现。

深度优先搜索(DFS)是用于遍历或搜索图数据结构的算法,该算法从根节点开始(图搜索时可选择任意节点作为根节点)沿着每个分支进行搜索,分支搜索结束后在进行回溯。在进入下一节点之前,树的搜索尽可能的加深。
DFS的搜索算法如下(以二叉树为例):假定根节点(图的任意节点可作为根节点)标记为 ,
(L) : 递归遍历左子树,并在节点 结束。
(R): 递归遍历右子树,并在节点 结束。
(N): 访问节点 。
这些步骤可以以任意次序排列。如果(L)在(R)之前,则该过程称为从左到右的遍历;反之,则称为从右到左的遍历。根据访问次序的不同,深度优先搜索可分为 pre-order、in-order、out-order以及post-order遍历方式。

(a)检查当前节点是否为空;
(b)展示根节点或当前节点数据;
(c)递归调用pre-order函数遍历左子树;
(d)递归调用pre-order函数遍历右子树。
pre-order遍历属于拓扑排序后的遍历,父节点总是在任何子节点之前被访问。该遍历方式的图示如下:

遍历次序依次为:F -B -A-D- C-E-G- I-H.

(a)检查当前节点是否为空;
(b)递归调用in-order函数遍历左子树;
(c)展示根节点或当前节点数据;
(d)递归调用in-order函数遍历右子树。
在二叉树搜索中,in-order遍历以排序顺序访问节点数据。该遍历方式的图示如下:

遍历次序依次为:A -B - C - D - E - F - G -H-I

(a)检查当前节点是否为空;
(b)递归调用out-order函数遍历右子树;
(c)展示根节点或当前节点数据;
(d)递归调用out-order函数遍历左子树。
该遍历方式与LNR类似,但先遍历右子树后遍历左子树。仍然以图2为例,遍历次序依次为:H- I-G- F- B- E- D- C- A.

(a)检查当前节点是否为空;
(b)递归调用post-order函数遍历左子树;
(c)递归调用post-order函数遍历右子树;
(d)展示根节点或当前节点数据。
post-order遍历图示如下:

遍历次序依次为:A-C-E-D-B-H-I-G-F.

pre-order遍历方式使用场景:用于创建树或图的副本;
in-order遍历使用场景:二叉树遍历;
post-order遍历使用场景:删除树

遍历追踪也称树的序列化,是所访问根节点列表。无论是pre-order,in-order或是post-order都无法完整的描述树特性。给定含有不同元素的树结构,pre-order或post-order与in-order遍历方式结合起来使用才可以描述树的独特性。

树或图形的访问也可以按照节点所处的级别进行遍历。在每次访问下一层级节点之前,遍历所在高层级的所有节点。BFS从根节点(图的任意节点可作为根节点)出发,在移动到下一节点之前访问所有相同深度水平的相邻节点。

BFS的遍历方法图示如下:

遍历次序依次为: F-B-G-A-D-I-C-E-H.

图算法相关的R包为igraph,主要包括图的生成、图计算等一系列算法的实现。

使用方法:

参数说明:

示例:

结果展示:

DFS R输出节点排序:

使用方法:

参数含义同dfs
示例:

结果展示:

BFS R输出节点排序:

以寻找两点之间的路径为例,分别展示BFS及DFS的实现。图示例如下:

示例:

输出结果:

示例:

输出结果:

[1] 维基网络: https://en.wikipedia.org/wiki/Tree_traversal
[2] GeeksforGeeks: https://www.geeksforgeeks.org/tree-traversals-inorder-preorder-and-postorder/
[3] http://webdocs.cs.ualberta.ca/~holte/T26/tree-traversal.html
[4]Martin Broadhurst, Graph Algorithm: http://www.martinbroadhurst.com/Graph-algorithms.html#section_1_1
[5]igraph: https://igraph.org/r/doc/dfs.html
[6]igraph: https://igraph.org/r/doc/bfs.html
[7] Depth-First Search and Breadth-First Search in python: https://eddmann.com/posts/depth-first-search-and-breadth-first-search-in-python/

③ 求用C语言实现二叉树层次遍历的递归算法,谢谢!!!

算法思想:层次遍历目前最普遍用的就是队列的那种方式,不是递归,但是用到while循环,既然题目要求用递归,可以用递归实现该while循环功能。算法如下:
void TransLevele(Tree *r)
{
if (r==NULL)
{
return ;
}
printf("%c",r->ch);
if (r->left != NULL)
{
InsertQueue(r->left);
}
if (r->right != NULL)
{
InsertQueue(r->right);
}

Tree *t = DeleteQueue();
TransLevele(t);
}
//测试程序,创建树输入例如ABD##E##C##,根左右创建的方式。
如下代码是测试通过的。
#include "stdlib.h"

#define MAX 100

typedef int Element;

typedef struct tree
{
Element ch;
struct tree *left;
struct tree *right;
}Tree;

typedef struct queue
{
Tree *a[MAX];
int front;
int rear;
}Queue;

Queue Qu;

void Init();
int InsertQueue(Element ch);
Tree *DeleteQueue();

void CreateTree(Tree **r);
void TransLevele(Tree *r);
void PrintTree(Tree *r);

int main()
{
Tree *r=NULL;
CreateTree(&r);
PrintTree(r);
printf("\n");
TransLevele(r);
return 0;
}

void Init()
{
int i=0;
for (i=0; i<MAX; i++)
{
Qu.a[i] = NULL;
}
Qu.front = 0;
Qu.rear = 0;
}
int InsertQueue(Tree *r)
{
if ( (Qu.rear+1)%MAX == Qu.front)
{
printf("Queue full!");
return 0;
}
Qu.a[Qu.rear] = r;
Qu.rear = (Qu.rear+1)%MAX;
return 1;
}
Tree *DeleteQueue()
{
if (Qu.front == Qu.rear)
{
printf("Queue empty");
return NULL;
}
Tree *t=NULL;
t = Qu.a[Qu.front];
Qu.front = (Qu.front+1)%MAX;
return t;
}

void CreateTree(Tree **r)
{
Element ch;
ch=getchar();
if (ch=='#')
{
(*r)=NULL;
return ;
}
*r = (Tree *)malloc(sizeof(Tree));
(*r)->ch = ch;
CreateTree(&((*r)->left));
CreateTree(&((*r)->right));
}
void PrintTree(Tree *r)
{
if (r==NULL)
{
return ;
}
printf("%c",r->ch);
PrintTree(r->left);
PrintTree(r->right);
}
void TransLevele(Tree *r)
{
if (r==NULL)
{
return ;
}
printf("%c",r->ch);
if (r->left != NULL)
{
InsertQueue(r->left);
}
if (r->right != NULL)
{
InsertQueue(r->right);
}

Tree *t = DeleteQueue();
TransLevele(t);
}

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