Grafikon keresési (Graph Search) algoritmus C++ nyelven – magyarázat, példa és kód

A Graph Search algoritmus alapvető technika a gráffeldolgozás és információ-visszakeresés területén. Ez az algoritmus lehetővé teszi, hogy meghatározott szabályok vagy keresési algoritmusok alapján útvonalakat vagy komponenseket találjunk a gráfban.

Hogyan működik

1. Kezdje a gráf egy adott csúcsától(csomópontjától).
2. Hajtsa végre a keresési folyamatot meghatározott szabályok alapján, például mélységi keresés(DFS) vagy Breadth-First Search(BFS).
3. Haladjon be a gráf csúcsain és élein, hogy megkeresse a célt vagy a megkeresendő objektumokat.
4. Rögzítse az elérési utat vagy a keresési eredményeket.

Példa

Tekintsük a következő grafikont:

A -- B -- C -- E  
|      |  
D --------  

Ebben a gráfban szeretnénk megtalálni az A csúcstól az E csúcsig vezető utat a Depth-First Search(DFS) algoritmus segítségével.

1. Kezdje az A csúcstól.
2. Mozgás a B csúcsba.
3. Folytassa a C csúcsot.
4. C-ben nincsenek szomszédok, vissza kell menni a B csúcshoz.
5. Mozgás a D csúcsba.
6. Folytassa az A csúcsot(mivel D kapcsolódik A-hoz).
7. Mozgás a B csúcsba.
8. Mozgás a C csúcsba.
9. Mozgás az E csúcsra.

Az A-ból E-be vezető út A -> B -> C -> E.

Példakód C++ nyelven

#include <iostream>  
#include <vector>  
#include <stack>  
#include <unordered_map>  
  
class Graph {  
public:  
    void addEdge(char from, char to);  
    std::vector<char> depthFirstSearch(char start, char end);  
  
private:  
    std::unordered_map<char, std::vector<char>> adjList;  
};  
  
void Graph::addEdge(char from, char to) {  
    adjList[from].push_back(to);  
    adjList[to].push_back(from);  
}  
  
std::vector<char> Graph::depthFirstSearch(char start, char end) {  
    std::vector<char> path;  
    std::unordered_map<char, char> parent;  
    std::stack<char> stack;  
  
    stack.push(start);  
    parent[start] = '\0';  
  
    while(!stack.empty()) {  
        char current = stack.top();  
        stack.pop();  
  
        if(current == end) {  
            // Build the path from end to start using the parent map  
            char node = end;  
            while(node != '\0') {  
                path.insert(path.begin(), node);  
                node = parent[node];  
            }  
            break;  
        }  
  
        for(char neighbor: adjList[current]) {  
            if(parent.find(neighbor) == parent.end()) {  
                parent[neighbor] = current;  
                stack.push(neighbor);  
            }  
        }  
    }  
  
    return path;  
}  
  
int main() {  
    Graph graph;  
    graph.addEdge('A', 'B');  
    graph.addEdge('A', 'D');  
    graph.addEdge('B', 'C');  
    graph.addEdge('C', 'E');  
    graph.addEdge('D', 'B');  
  
    char start = 'A';  
    char end = 'E';  
  
    std::vector<char> path = graph.depthFirstSearch(start, end);  
  
    std::cout << "Path from " << start << " to " << end << ": ";  
    for(char node: path) {  
        std::cout << node << ";  
    }  
    std::cout << std::endl;  
  
    return 0;  
}  

Ebben a példában a DFS-algoritmust használjuk, hogy megtaláljuk az A csúcstól az E csúcsig tartó utat a gráfban. Az eredmény egy olyan csúcssorozat lesz, amely az A-ból E-be vezető utat alkotja.