july算法6——图搜索初探

1.图

  • 何谓图?
    图是描述世间万物关系的一种方式
    节点+边

  • 隐式图
    状态(结点)不确定(明显)
    关系(边)不确定(明显)
    如何确定状态和关系(重点)

2.图搜索

  • 按某种顺序访问“图”中所有的节点

  • 顺序
    深度优先(优先往深处走)
    广度优先(优先走最近的)

  • 时间复杂度 O(n + m)

  • 空间复杂度?

  • 给出图G,要求求从入口v1访问到每一个点

  • 两种遍历方式的数据结构
    栈(递归,深度优先)
    队列(广度优先)

  • 广度优先找出的路径,经过节点数最少

  • 深度优先伪代码

void DFS(int v) 
  visited[v] = true
  for (v的每一个邻接点w)
    if (!visited[w])//如果没有被访问过 
      DFS(w)
  • 广度优先伪代码:
void BFS(int x) 
  visited[x] = true
  Q.push(x) 
  While (!Q.empty())
    v = Q.pop()
    for (v的每个邻接点w)
      if (!visited[w]) 
        visited[w] = true 
        Q.push(w)

3.隐式图搜索

3.1 N皇后问题

  • 在N*N的棋盘上摆放N个皇后,使得任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上

  • 回溯法(暴力搜索万金油)

  • 本质:深度优先(隐式图搜索)

  • 如何定义状态,关系?

  • 时间复杂度 O(NN)(状态空间)

  • 剪枝(确定性)

  • 作业题:你写的代码能跑多少个皇后?

  • Leetcode 51

3.2 骑士游历问题

  • 国际象棋棋盘上,有一个骑士(马)从左下角出发,是否能不重复的遍历每一个格子
  • 没啥好的办法,考虑暴力
  • 如何定义状态,关系?
  • 除了剪枝,还有什么办法?(求任意解和所有解)
  • 启发式(A*)
    改变搜索顺序
    不确定性

3.3 种子填充法

  • Flood Fill洪水填充法
  • 目标:标记某块封闭的区域,并找出其边界 .如何定义状态,关系?
  • BFS犹如墨汁滴入清水
  • Leetcode 200. Number of Islands
  • Leetcode 130. Surrounded Regions

3.4 八数码

  • 3*3的方格内有编号1-8的方块,求最少的步数,恢复这些方块的顺序

  • 深度优先 or广度优先?

  • 判重(Hash)

  • 双向搜索
    起始点和目标点,轮流扩展
    Hash表判断相遇
    复杂度

  • 启发式
    价值函数(启发函数)
    优先队列(堆)

3.5 迭代加深

  • 求最优 ->求判定
  • 不需要判重
  • 搜到即是最优
  • 前一个阶段相对下一个阶段仅仅是常数
  • 迭代加深 +启发式(IDA*)

4.总结

  • DFS vs BFS
    都为暴力搜索,但搜索顺序不同
    栈 vs队列
    可行解 vs最优解
    递归 vs非递归
    空间占用,BFS需要存储状态,DFS无需

  • 事无绝对,仅供参考

参考

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