Java实现深度优先遍历和广度优先遍历
概念定义:
深度优先遍历:深度优先遍历是图论中的经典算法。其利用了深度优先搜索算法可以产生目标图的相应拓扑排序表,采用拓扑排序表可以解决很多相关的图论问题,如最大路径问题等等。
根据深度优先遍历的特点我们利用Java集合类的栈Stack先进后出的特点来实现。我用二叉树来进行深度优先搜索。
深度优先搜索的步骤为:
(1)、首先节点 1 进栈,节点1在栈顶;
(2)、然后节点1出栈,访问节点1,节点1的孩子节点3进栈,节点2进栈;
(3)、节点2在栈顶,然后节点2出栈,访问节点2
(4)、节点2的孩子节点5进栈,节点4进栈
(5)、节点4在栈顶,节点4出栈,访问节点4,
(6)、节点4左右孩子为空,然后节点5在栈顶,节点5出栈,访问节点5;
(7)、节点5左右孩子为空,然后节点3在站顶,节点3出栈,访问节点3;
(8)、节点3的孩子节点7进栈,节点6进栈
(9)、节点6在栈顶,节点6出栈,访问节点6;
(10)、节点6的孩子为空,这个时候节点7在栈顶,节点7出栈,访问节点7
(11)、节点7的左右孩子为空,此时栈为空,遍历结束。
广度优先遍历:广度优先遍历是连通图的一种遍历策略,因为它的思想是从一个顶点V0开始,辐射状地优先遍历其周围较广的区域故得名。
根据广度优先遍历的特点我们利用Java数据结构队列Queue来实现。
广度优先搜索的步骤为:
(1)、节点1进队,节点1出队,访问节点1
(2)、节点1的孩子节点2进队,节点3进队。
(3)、节点2出队,访问节点2,节点2的孩子节点4进队,节点5进队;
(4)、节点3出队,访问节点3,节点3的孩子节点6进队,节点7进队;
(5)、节点4出队,访问节点4,节点4没有孩子节点。
(6)、节点5出队,访问节点5,节点5没有孩子节点。
(7)、节点6出队,访问节点6,节点6没有孩子节点。
(8)、节点7出队,访问节点7,节点7没有孩子节点,结束。
代码:
二叉树的基础代码:
/**
* 二叉树数据结构
*
*
*/
public class TreeNode {
int data;
TreeNode leftNode;
TreeNode rightNode;
public TreeNode() {
}
public TreeNode(int d) {
data=d;
}
public TreeNode(TreeNode left,TreeNode right,int d) {
leftNode=left;
rightNode=right;
data=d;
}
}
广度优先和深度优先遍历算法实现代码:
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Stack;
/**
* 深度优先遍历
*
*
*/
public class DeepFirstSort {
public static void main(String[] args) {
TreeNode head=new TreeNode(1);
TreeNode second=new TreeNode(2);
TreeNode three=new TreeNode(3);
TreeNode four=new TreeNode(4);
TreeNode five=new TreeNode(5);
TreeNode six=new TreeNode(6);
TreeNode seven=new TreeNode(7);
head.rightNode=three;
head.leftNode=second;
second.rightNode=five;
second.leftNode=four;
three.rightNode=seven;
three.leftNode=six;
System.out.print("广度优先遍历结果:");
new DeepFirstSort().BroadFirstSearch(head);
System.out.println();
System.out.print("深度优先遍历结果:");
new DeepFirstSort().depthFirstSearch(head);
}
//广度优先遍历是使用队列实现的
public void BroadFirstSearch(TreeNode nodeHead) {
if(nodeHead==null) {
return;
}
Queue<TreeNode> myQueue=new LinkedList<>();
myQueue.add(nodeHead);
while(!myQueue.isEmpty()) {
TreeNode node=myQueue.poll();
System.out.print(node.data+" ");
if(null!=node.leftNode) {
myQueue.add(node.leftNode); //深度优先遍历,我们在这里采用每一行从左到右遍历
}
if(null!=node.rightNode) {
myQueue.add(node.rightNode);
}
}
}
//深度优先遍历
public void depthFirstSearch(TreeNode nodeHead) {
if(nodeHead==null) {
return;
}
Stack<TreeNode> myStack=new Stack<>();
myStack.add(nodeHead);
while(!myStack.isEmpty()) {
TreeNode node=myStack.pop(); //弹出栈顶元素
System.out.print(node.data+" ");
if(node.rightNode!=null) {
myStack.push(node.rightNode); //深度优先遍历,先遍历左边,后遍历右边,栈先进后出
}
if(node.leftNode!=null) {
myStack.push(node.leftNode);
}
}
}
}
结果为: