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Python实现深度优先遍历(DFS)和广度优先遍历(BFS)

时间:2023-09-10 13:46:28

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Python实现深度优先遍历(DFS)和广度优先遍历(BFS)

一,简介

深度优先遍历(Depth First Search, 简称 DFS) 与广度优先遍历(Breath First Search)是图论中两种非常重要的算法,生产上广泛用于拓扑排序,寻路(走迷宫),搜索引擎,爬虫等,也频繁出现在 leetcode,高频面试题中。

二,深度优先遍历

主要思路是从图中一个未访问的顶点 V 开始,沿着一条路一直走到底,然后从这条路尽头的节点回退到上一个节点,再从另一条路开始走到底…,不断递归重复此过程,直到所有的顶点都遍历完成,它的特点是不撞南墙不回头,先走完一条路,再换一条路继续走。

树是图的一种特例(连通无环的图就是树),接下来我们来看看树用深度优先遍历该怎么遍历。

我们从根节点 1 开始遍历,它相邻的节点有 2,3,4,先遍历节点 2,再遍历 2 的子节点 5,然后再遍历 5 的子节点 9。

上图中一条路已经走到底了(9是叶子节点,再无可遍历的节点),此时就从 9 回退到上一个节点 5,看下节点 5 是否还有除 9 以外的节点,没有继续回退到 2,2 也没有除 5 以外的节点,回退到 1,1 有除 2 以外的节点 3,所以从节点 3 开始进行深度优先遍历,如下:同理从 10 开始往上回溯到 6, 6 没有除 10 以外的子节点,再往上回溯,发现 3 有除 6 以外的子点 7,所以此时会遍历 7。

从 7 往上回溯到 3, 1,发现 1 还有节点 4 未遍历,所以此时沿着 4, 8 进行遍历,这样就遍历完成了。

完整的节点的遍历顺序如下(节点上的的蓝色数字代表):

# 深度遍历目录import os,collectionspath = r'D:\test\work_file\meishi'def GetAllDirDeep(path):stack = []stack.append(path)# 处理栈,当栈为空时结束循环while len(stack) != 0:# 从栈里取出数据DirPath = stack.pop()#print("DirPath =",DirPath)# 目录下所有文件FileList = os.listdir(DirPath)#print("FileList =",FileList)# 循环处理每个文件for FileName in FileList:FileAbsPath = os.path.join(DirPath,FileName)#print("FileName ",FileName)if os.path.isfile(FileAbsPath) == True:print("是文件",FileAbsPath)else:print("是目录",FileAbsPath)stack.append(FileAbsPath)GetAllDirDeep(path)

三,广度优先遍历

广度优先遍历,指的是从图的一个未遍历的节点出发,先遍历这个节点的相邻节点,再依次遍历每个相邻节点的相邻节点。

上文所述树的广度优先遍历动图如下,每个节点的值即为它们的遍历顺序。所以广度优先遍历也叫层序遍历,先遍历第一层(节点 1),再遍历第二层(节点 2,3,4),第三层(5,6,7,8),第四层(9,10)。

深度优先遍历用的是栈,而广度优先遍历要用队列来实现,我们以下图二叉树为例来看看如何用队列来实现广度优先遍历。

import os,collectionspath = r'D:\test\work_file\meishi'# 广度遍历目录def GetAllDirScope(path):queue = collections.deque()# 进队queue.append(path)print("queue =",queue)while len(queue) != 0:# 出队数据FilePath = queue.popleft()#print(FilePath)# 找出所有的文件FileNameList = os.listdir(FilePath)for FileName in FileNameList:#print(FileName)FileAbsPath = os.path.join(FilePath,FileName)if os.path.isfile(FileAbsPath) == True:print("是文件",FileAbsPath)else:print("是目录",FileAbsPath)queue.append(FileAbsPath)GetAllDirScope(path)

四,使用递归方式遍历

import os,collectionspath = r'D:\test\work_file\meishi'def GetAllDir(path):FileList = os.listdir(path)for FileName in FileList:NewFileName = path + "\\" + FileNameprint("NewFileName =",NewFileName)if os.path.isdir(NewFileName):print("是目录")GetAllDir(NewFileName)else:print("是文件")GetAllDir(path)

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