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
我认为这可以使用指针来完成，而不使用任何队列。
基本上我们在任何地方都维护两个指针，一个指向父结点，另一个指向待处理的子结点(链接列表指向所有已处理的子结点)
现在你只需分配子进程的指针&当父进程处理完成时，你只需让子进程成为父进程进行下一层的处理
以下是我的代码:
//Tree Node
struct Node {
int val;
Node* left;
Node* right;
Node* next;
Node() : val(0), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}
Node(int _val) : val(_val), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}
Node(int _val, Node* _left, Node* _right, Node* _next)
: val(_val), left(_left), right(_right), next(_next) {}
};
/ / Algorightm:
void LevelTraverse(Node* parent,Node* chidstart,Node* childend ){
if(!parent && !chidstart) return; // we processed everything
if(!parent && chidstart){ //finished processing last level
parent=chidstart;chidstart=childend=NULL; // assgin child to parent for processing next level
LevelTraverse(parent,chidstart,childend);
}else if(parent && !chidstart){ // This is new level first node tobe processed
Node* temp=parent; parent=parent->next;
if(temp->left) { childend=chidstart=temp->left; }
if(chidstart){
if(temp->right) { childend->next=temp->right; childend=temp->right; }
}else{
if(temp->right) { childend=chidstart=temp->right; }
}
LevelTraverse(parent,chidstart,childend);
}else if(parent && chidstart){ //we are in mid of some level processing
Node* temp=parent; parent=parent->next;
if(temp->left) { childend->next=temp->left; childend=temp->left; }
if(temp->right) { childend->next=temp->right; childend=temp->right; }
LevelTraverse(parent,chidstart,childend);
}
}
//驱动代码:
Node* connect(Node* root) {
if(!root) return NULL;
Node* parent; Node* childs, *childe; parent=childs=childe=NULL;
parent=root;
LevelTraverse(parent, childs, childe);
return root;
}
其他回答
c#实现的递归宽度优先搜索二叉树算法。
二叉树数据可视化
IDictionary<string, string[]> graph = new Dictionary<string, string[]> {
{"A", new [] {"B", "C"}},
{"B", new [] {"D", "E"}},
{"C", new [] {"F", "G"}},
{"E", new [] {"H"}}
};
void Main()
{
var pathFound = BreadthFirstSearch("A", "H", new string[0]);
Console.WriteLine(pathFound); // [A, B, E, H]
var pathNotFound = BreadthFirstSearch("A", "Z", new string[0]);
Console.WriteLine(pathNotFound); // []
}
IEnumerable<string> BreadthFirstSearch(string start, string end, IEnumerable<string> path)
{
if (start == end)
{
return path.Concat(new[] { end });
}
if (!graph.ContainsKey(start)) { return new string[0]; }
return graph[start].SelectMany(letter => BreadthFirstSearch(letter, end, path.Concat(new[] { start })));
}
如果你想让算法不仅适用于二叉树，而且适用于有两个或两个以上节点指向同一个节点的图，你必须通过持有已经访问过的节点列表来避免自循环。实现可能是这样的。
图形数据可视化
IDictionary<string, string[]> graph = new Dictionary<string, string[]> {
{"A", new [] {"B", "C"}},
{"B", new [] {"D", "E"}},
{"C", new [] {"F", "G", "E"}},
{"E", new [] {"H"}}
};
void Main()
{
var pathFound = BreadthFirstSearch("A", "H", new string[0], new List<string>());
Console.WriteLine(pathFound); // [A, B, E, H]
var pathNotFound = BreadthFirstSearch("A", "Z", new string[0], new List<string>());
Console.WriteLine(pathNotFound); // []
}
IEnumerable<string> BreadthFirstSearch(string start, string end, IEnumerable<string> path, IList<string> visited)
{
if (start == end)
{
return path.Concat(new[] { end });
}
if (!graph.ContainsKey(start)) { return new string[0]; }
return graph[start].Aggregate(new string[0], (acc, letter) =>
{
if (visited.Contains(letter))
{
return acc;
}
visited.Add(letter);
var result = BreadthFirstSearch(letter, end, path.Concat(new[] { start }), visited);
return acc.Concat(result).ToArray();
});
}
下面是简短的Scala解决方案:
def bfs(nodes: List[Node]): List[Node] = {
if (nodes.nonEmpty) {
nodes ++ bfs(nodes.flatMap(_.children))
} else {
List.empty
}
}
使用返回值作为累加器的想法是很适合的。 可以在其他语言中以类似的方式实现，只需确保您的递归函数处理的节点列表。
测试代码清单(使用@marco测试树):
import org.scalatest.FlatSpec
import scala.collection.mutable
class Node(val value: Int) {
private val _children: mutable.ArrayBuffer[Node] = mutable.ArrayBuffer.empty
def add(child: Node): Unit = _children += child
def children = _children.toList
override def toString: String = s"$value"
}
class BfsTestScala extends FlatSpec {
// 1
// / | \
// 2 3 4
// / | | \
// 5 6 7 8
// / | | \
// 9 10 11 12
def tree(): Node = {
val root = new Node(1)
root.add(new Node(2))
root.add(new Node(3))
root.add(new Node(4))
root.children(0).add(new Node(5))
root.children(0).add(new Node(6))
root.children(2).add(new Node(7))
root.children(2).add(new Node(8))
root.children(0).children(0).add(new Node(9))
root.children(0).children(0).add(new Node(10))
root.children(2).children(0).add(new Node(11))
root.children(2).children(0).add(new Node(12))
root
}
def bfs(nodes: List[Node]): List[Node] = {
if (nodes.nonEmpty) {
nodes ++ bfs(nodes.flatMap(_.children))
} else {
List.empty
}
}
"BFS" should "work" in {
println(bfs(List(tree())))
}
}
输出:
List(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12)
我找不到一种完全递归的方法(没有任何辅助数据结构)。但是如果队列Q是通过引用传递的，那么你可以得到下面这个愚蠢的尾部递归函数:
BFS(Q)
{
if (|Q| > 0)
v <- Dequeue(Q)
Traverse(v)
foreach w in children(v)
Enqueue(Q, w)
BFS(Q)
}
下面是一个python实现:
graph = {'A': ['B', 'C'],
'B': ['C', 'D'],
'C': ['D'],
'D': ['C'],
'E': ['F'],
'F': ['C']}
def bfs(paths, goal):
if not paths:
raise StopIteration
new_paths = []
for path in paths:
if path[-1] == goal:
yield path
last = path[-1]
for neighbor in graph[last]:
if neighbor not in path:
new_paths.append(path + [neighbor])
yield from bfs(new_paths, goal)
for path in bfs([['A']], 'D'):
print(path)
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)
