Мітки: пошук в ширину

Знаходження компонент зв’язності для неорієнтованого графа використовуючи метод обходу в ширину

Нехай знову-таки розглядаєтьсям проект, розроблений в середовищі програмування Delphi, основним призначенням якого є відшукання компонент зв’язності для неорієнтованого графа. Відмітимо, що слово «знову-таки» тут використовується не просто так, а вказує на те, що на даному сайті, ми вже розглядали delphi-проект з аналогічним призначенням (міститься за посиланням пошук компонент зв’язності за методом обходу в глибину), і звертали Вашу увагу на те, що для рішення задач такого типу, найчастіше, використовують один з двох методів обходу графа (обхід в глибину, обхід в ширину). Виходячи з того, що delphi-проект, який реалізує перший з них, нами вже було розглянуто, то сьогодні зупинимося на проекті, який використовуючи алгоритм обходу графа в ширину відшукує всі його компоненти зв’язності.

Перевірка неорієнтованого графа на зв’язність та ациклічність

Після того, як з основними моментами алгоритмів обходу неорієнтованого графа в глибину та обходу в ширину розібралися, перейдемо до розгляду стандартних завдань, що вирішуються за їх допомогою. Відмітимо, що важливим застосуванням цих двох алгоритмів є перевірка графа на зв’язність та ациклічність. Оскільки дані алгоритми завершуються після того, як всі вершини заданого графа пройдені і поєднані деяким шляхом зі стартовою, то здійснити перевірку графа на зв’язність можна наступним чином. Почнемо пошук в глибину (ширину) з довільної вершини і після завершення перевіримо, чи всі вершини графа пройдені. Якщо всі, то граф зв’язний, в іншому випадку – ні. Взагалі кажучи, такий підхід можна використовувати і для визначення компонент зв’язності графа. Покажемо, яким чином це реалізується.

Обхід графа в ширину

Пошук в ширину – один із базових алгоритмів, що є основою багатьох інших. Наприклад, алгоритм Дейкстри пошуку найкоротших шляхів з одної вершини і алгоритм Прима пошуку мінімального остового дерева можуть розглядатися як узагальнення пошуку в ширину. Згідно з цим алгоритмом обхід вершин заданого графа здійснюється в порядку їх віддаленості від деякої заздалегідь обраної, або зазначеної як початкова, вершини (називається коренем пошуку в ширину). Інакше кажучи, спочатку відвідується сама вершина , потім всі вершини, суміжні з , тобто ті, які знаходяться від неї на відстані в одне ребро, потім вершини, що знаходяться від на відстані в два ребра, і так далі.

Пошук в ширину

Пошук в ширину в неорієнтованому графі

Розглянемо алгоритм пошуку в ширину із заданої стартової вершини . Отже, спочатку всі вершини позначаються як непройдені. Першою відвідується вершина , вона стає єдиною пройденою активною вершиною. На наступному кроці, досліджуються ребра, інцидентні даній вершині. У загальному випадку, при такому дослідженні, можливі два варіанти подальших дій: