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Algoritmo de Pesquisa de Gráfico (Graph Search) em C++- Explicação, Exemplo e Código

O algoritmo Graph Search é uma técnica fundamental na área de processamento de grafos e recuperação de informações. Esse algoritmo nos permite encontrar caminhos ou componentes em um grafo com base em regras específicas ou algoritmos de busca.

Como funciona

  1. Comece a partir de um vértice(nó) específico no grafo.
  2. Realize o processo de pesquisa com base em regras específicas, como pesquisa em profundidade(DFS) ou pesquisa em largura(BFS).
  3. Percorra os vértices e arestas do gráfico para procurar o alvo ou os objetos a serem encontrados.
  4. Registre o caminho ou os resultados da pesquisa.

Exemplo

Considere o seguinte gráfico:

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

Queremos encontrar um caminho do vértice A ao vértice E neste grafo usando o algoritmo Depth-First Search(DFS).

  1. Comece no vértice A.
  2. Mover para o vértice B.
  3. Continue até o vértice C.
  4. Não há vizinhos em C, volte para o vértice B.
  5. Mover para o vértice D.
  6. Continue até o vértice A(já que D está conectado a A).
  7. Mover para o vértice B.
  8. Mover para o vértice C.
  9. Mover para o vértice E.

O caminho de A a E é A -> B -> C -> E.

Exemplo de código em C++ 

#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;  
}

Neste exemplo, usamos o algoritmo DFS para encontrar um caminho do vértice A ao vértice E no grafo. O resultado será uma sequência de vértices formando o caminho de A a E.