多级树 深度优先搜索算法和广度优先搜索算法

Posted 2021-04-11 安卓开源

标签（空格分隔）：深度优先搜索算法 广度优先搜索算法

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我们知道，遍历有递归，非递归两种方式。在工程项目上，一般是禁用递归方式的，因为递归非常容易使得系统爆栈。同时，JVM也限制了最大递归数量，在你的树结构非常深的时候很容易出现StackOverflowError异常，所以最好采用非递归的方式。

节点模型

 
   
   
 

  
    
    
  
public class Node {
  
    
    
  
 //值
  
    
    
  
 public int value;
  
    
    
  
 //所有的子节点
  
    
    
  
 public ArrayList<Node> nexts;
  
    
    
  


  
    
    
  
 public Node(int value) {
  
    
    
  
 this.value = value;
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
}
 
   
   
 

深度优先遍历

深度优先搜索英文缩写为DFS即Depth First Search.其过程简要来说是对每一个可能的分支路径深入到不能再深入为止，而且每个节点只能访问一次。多级树可以看做一个特殊的图结构，总的来说遍历的方法还是不变的，都是利用栈和Set来进行操作。

主要步骤：

1. 准备一个栈结构和一个Set结构的集合，栈用来记录还有孩子没有被遍历到的节点，Set用来记录遍历的历史记录

2. 将首节点加入到栈和set中

3. 弹栈拿到首节点

4. 从首节点开始深度遍历，下面示例代码配合注解近进行理解

 
   
   
 

  
    
    
  
public static void dfs(Node node) {
  
    
    
  
 if (node == null) {
  
    
    
  
 return;
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 Stack<Node> stack = new Stack<>();
  
    
    
  
 HashSet<Node> set = new HashSet<>();
  
    
    
  
 stack.add(node);
  
    
    
  
 set.add(node);
  
    
    
  
 System.out.println(node.value);
  
    
    
  


  
    
    
  
 while (!stack.isEmpty()) {
  
    
    
  
 //弹栈获得一个节点
  
    
    
  
 Node cur = stack.pop();
  
    
    
  
 //查看这个节点的所有孩子
  
    
    
  
 for (Node next : cur.nexts) {
  
    
    
  
 //如果有孩子是之前没有遍历到的，说明这个节点没有深度遍历完
  
    
    
  
 if (!set.contains(next)) {
  
    
    
  
 //此节点与其孩子加入栈与Set中
  
    
    
  
 stack.push(cur);
  
    
    
  
 stack.push(next);
  
    
    
  
 set.add(next);
  
    
    
  
 System.out.println(next.value);
  
    
    
  
 break;
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
}
 
   
   
 

广度优先遍历

宽度优先搜索算法（又称广度优先搜索）是最简便的图的搜索算法之一，这一算法也是很多重要的图的算法的原型。对于多级数来说，就是先遍历该节点的所有孩子，然后在遍历孩子节点的所有孩子，先遍历一层再遍历下一次层。

 
   
   
 

  
    
    
  
public static void bfs(Node node) {
  
    
    
  
 if (node == null) {
  
    
    
  
 return;
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 Queue<Node> queue = new LinkedList<>();
  
    
    
  
 //用来注册已加入队列的节点——>防止重复添加节点
  
    
    
  
 HashSet<Node> set = new HashSet<>();
  
    
    
  
 queue.add(node);
  
    
    
  
 set.add(node);
  
    
    
  
 while (!queue.isEmpty()) {
  
    
    
  
 Node cur = queue.poll();
  
    
    
  
 System.out.println(cur.value);
  
    
    
  
 //将节点的所有下游节点加入到队列
  
    
    
  
 for (Node next : cur.nexts) {
  
    
    
  
 if (!set.contains(next)) {
  
    
    
  
 set.add(next);
  
    
    
  
 queue.add(next);
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
}