close

Алгоритм поиска по графу (Graph Search) в C++ — объяснение, пример и код

Алгоритм поиска по графу — это фундаментальный метод в области обработки графов и поиска информации. Этот алгоритм позволяет нам находить пути или компоненты в графе на основе определенных правил или алгоритмов поиска.

Как это работает

  1. Начните с определенной вершины(узла) в графе.
  2. Выполните процесс поиска на основе определенных правил, таких как поиск в глубину(DFS) или поиск в ширину(BFS).
  3. Пройдите вершины и ребра графа, чтобы найти цель или объекты, которые нужно найти.
  4. Запишите путь или результаты поиска.

Пример

Рассмотрим следующий график:

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

Мы хотим найти путь из вершины A в вершину E в этом графе, используя алгоритм поиска в глубину(DFS).

  1. Начните с вершины А.
  2. Переместитесь в вершину B.
  3. Продолжить до вершины C.
  4. В C нет соседей, возвращаемся к вершине B.
  5. Перейдите в вершину D.
  6. Продолжайте движение к вершине A(поскольку D соединяется с A).
  7. Переместитесь в вершину B.
  8. Переместитесь в вершину С.
  9. Переместитесь в вершину E.

Путь от А до Е: А -> В -> С -> Е.

Пример кода на С++ 

#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;  
}

В этом примере мы используем алгоритм DFS для поиска пути из вершины A в вершину E в графе. Результатом будет последовательность вершин, образующих путь из A в E.