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引入
DFS 全称是 Depth First Search ,中文名是深度优先搜索,是一种用于遍历或搜索树或图的算法.所谓深度优先,就是说每次都尝试向更深的节点走.
该算法讲解时常常与 BFS 并列,但两者除了都能遍历图的连通块以外,用途完全不同,很少有能混用两种算法的情况.\color{red}{用途完全不同,很少有能混用两种算法的情况.}用途完全不同,很少有能混用两种算法的情况.
DFS 常常用来指代用递归函数实现的搜索,但实际上两者并不一样.
过程
DFS 最显著的特征在于其 递归调用自身\color{red}{ 递归调用自身}递归调用自身 .同时与 BFS 类似,
DFS 会对其访问过的点打上访问标记,在遍历图时跳过已打过标记的点,以确保 每个点仅访问一次.
符合以上两条规则的函数,便是广义上的 DFS.
具体地说,DFS 大致结构如下:
以上代码只包含了 DFS 必需的主要结构.实际的 DFS 会在以上代码基础上加入一些代码,利用 DFS 性质进行其他操作.
性质
该算法通常的时间复杂度为 𝑂(𝑛 +𝑚),空间复杂度为 𝑂(𝑛)
O(n),其中n 表示点数,𝑚表示边数.
注意空间复杂度包含了栈空间,栈空间的空间复杂度是 𝑂(𝑛)的.
栈实现
DFS 可以使用 栈(Stack)\color{red}{栈(Stack)}栈(Stack) 为遍历中节点的暂存容器来实现;这与用 队列(Queue) 实现的 BFS 形成高度对应.
递归实现
函数在递归调用时的求值如同对栈的添加和删除元素的顺序,故函数调用所占据的虚拟地址被称为 函数调用栈(Call Stack)
DFS 序列
DFS 序列是指 DFS 调用过程中访问的节点编号的序列.
我们发现,每个子树都对应 DFS 序列中的连续一段(一段区间).
一般图上 DFS
对于非连通图,只能访问到起点所在的连通分量.
对于连通图,DFS 序列通常不唯一.
注:树的 DFS 序列也是不唯一的.
在 DFS 过程中,通过记录每个节点从哪个点访问而来,可以建立一个树结构,称为 DFS 树.DFS 树是原图的一个生成树.
DFS 树 有很多性质,比如可以用来求 强连通分量.