• 小白备战大厂算法笔试(七)——图


    图是一种非线性数据结构,由顶点和边组成。我们可以将图 (G) 抽象地表示为一组顶点 (V) 和一组边 (E) 的集合。以下示例展示了一个包含 5 个顶点和 7 条边的图。

    V = { 1, 2, 3, 4, 5 } &E = { (1,2), (1,3), (1,5), (2,3), (2,4), (2,5), (4,5) } &G ={ V, E }

    如果将顶点看作节点,将边看作连接各个节点的引用(指针),我们就可以将图看作是一种从链表拓展而来的数据结构。相较于线性关系(链表)和分治关系(树),网络关系(图)的自由度更高,从而更为复杂。

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    基础知识

    根据边是否具有方向,可分为无向图和有向图。

    • 在无向图中,边表示两顶点之间的“双向”连接关系,例如微信或 QQ 中的“好友关系”。
    • 在有向图中,边具有方向性,两个方向的边是相互独立的,例如微博或抖音上的“关注”与“被关注”关系。

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    根据所有顶点是否连通,可分为连通图和非连通图。

    • 对于连通图,从某个顶点出发,可以到达其余任意顶点。
    • 对于非连通图,从某个顶点出发,至少有一个顶点无法到达。

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    可以为边添加“权重”变量,从而得到有权图。例如在王者荣耀等手游中,系统会根据共同游戏时间来计算玩家之间的“亲密度”,这种亲密度网络就可以用有权图来表示。

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    图数据结构包含以下常用术语。

    • 邻接:当两顶点之间存在边相连时,称这两顶点“邻接”。在上图中,顶点 1 的邻接顶点为顶点 2、3、5。
    • 路径:从顶点 A 到顶点 B 经过的边构成的序列被称为从 A 到 B 的“路径”。在上图中,边序列 1-5-2-4 是顶点 1 到顶点 4 的一条路径。
    • 度:一个顶点拥有的边数。对于有向图,入度表示有多少条边指向该顶点,出度表示有多少条边从该顶点指出。

    相关表示

    图的常用表示方式包括“邻接矩阵”和“邻接表”。以下使用无向图进行举例。

    邻接矩阵

    设图的顶点数量为 (n) ,邻接矩阵使用一个 (n * n) 大小的矩阵来表示图,每一行(列)代表一个顶点,矩阵元素代表边,用 (1) 或 (0) 表示两个顶点之间是否存在边。

    设邻接矩阵为 (M)、顶点列表为 (V) ,那么矩阵元素 (M[i, j] = 1) 表示顶点 (V[i]) 到顶点 (V[j]) 之间存在边,反之 (M[i, j] = 0) 表示两顶点之间无边。

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    邻接矩阵具有以下特性。

    • 顶点不能与自身相连,因此邻接矩阵主对角线元素没有意义。
    • 对于无向图,两个方向的边等价,此时邻接矩阵关于主对角线对称。
    • 将邻接矩阵的元素从 (1) 和 (0) 替换为权重,则可表示有权图。

    使用邻接矩阵表示图时,我们可以直接访问矩阵元素以获取边,因此增删查操作的效率很高,时间复杂度均为 (O(1)) 。然而,矩阵的空间复杂度为 (O(n^2)) ,内存占用较多。

    邻接表

    邻接表使用 (n) 个链表来表示图,链表节点表示顶点。第 (i) 条链表对应顶点 (i) ,其中存储了该顶点的所有邻接顶点(即与该顶点相连的顶点)。

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    邻接表仅存储实际存在的边,而边的总数通常远小于 (n^2) ,因此它更加节省空间。然而,在邻接表中需要通过遍历链表来查找边,因此其时间效率不如邻接矩阵。邻接表结构与哈希表中的“链式地址”非常相似,因此我们也可以采用类似方法来优化效率。比如当链表较长时,可以将链表转化为 AVL 树或红黑树,从而将时间效率从 (O(n)) 优化至 (O(log n)) ;还可以把链表转换为哈希表,从而将时间复杂度降低至 (O(1)) 。

    常见应用

    许多现实系统都可以用图来建模,相应的问题也可以约化为图计算问题。

    顶点图计算问题
    社交网络用户好友关系潜在好友推荐
    地铁线路站点站点间的连通性最短路线推荐
    太阳系星体星体间的万有引力作用行星轨道计算

    基础操作

    图的基础操作可分为对“边”的操作和对“顶点”的操作。在“邻接矩阵”和“邻接表”两种表示方法下,实现方式有所不同。

    邻接矩阵

    给定一个顶点数量为 (n) 的无向图:

    • 添加或删除边:直接在邻接矩阵中修改指定的边即可,使用 (O(1)) 时间。而由于是无向图,因此需要同时更新两个方向的边。
    • 添加顶点:在邻接矩阵的尾部添加一行一列,并全部填 (0) 即可,使用 (O(n)) 时间。
    • 删除顶点:在邻接矩阵中删除一行一列。当删除首行首列时达到最差情况,需要将 ((n-1)^2) 个元素“向左上移动”,从而使用 (O(n^2)) 时间。
    • 初始化:传入 (n) 个顶点,初始化长度为 (n) 的顶点列表 vertices ,使用 (O(n)) 时间;初始化 (n * n) 大小的邻接矩阵 adjMat ,使用 (O(n^2)) 时间。

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    Python:

    class GraphAdjMat:
        """基于邻接矩阵实现的无向图类"""
    
        # 顶点列表,元素代表“顶点值”,索引代表“顶点索引”
        vertices: list[int] = []
        # 邻接矩阵,行列索引对应“顶点索引”
        adj_mat: list[list[int]] = []
    
        def __init__(self, vertices: list[int], edges: list[list[int]]):
            """构造方法"""
            self.vertices: list[int] = []
            self.adj_mat: list[list[int]] = []
            # 添加顶点
            for val in vertices:
                self.add_vertex(val)
            # 添加边
            # 请注意,edges 元素代表顶点索引,即对应 vertices 元素索引
            for e in edges:
                self.add_edge(e[0], e[1])
    
        def size(self) -> int:
            """获取顶点数量"""
            return len(self.vertices)
    
        def add_vertex(self, val: int):
            """添加顶点"""
            n = self.size()
            # 向顶点列表中添加新顶点的值
            self.vertices.append(val)
            # 在邻接矩阵中添加一行
            new_row = [0] * n
            self.adj_mat.append(new_row)
            # 在邻接矩阵中添加一列
            for row in self.adj_mat:
                row.append(0)
    
        def remove_vertex(self, index: int):
            """删除顶点"""
            if index >= self.size():
                raise IndexError()
            # 在顶点列表中移除索引 index 的顶点
            self.vertices.pop(index)
            # 在邻接矩阵中删除索引 index 的行
            self.adj_mat.pop(index)
            # 在邻接矩阵中删除索引 index 的列
            for row in self.adj_mat:
                row.pop(index)
    
        def add_edge(self, i: int, j: int):
            """添加边"""
            # 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
            # 索引越界与相等处理
            if i < 0 or j < 0 or i >= self.size() or j >= self.size() or i == j:
                raise IndexError()
            # 在无向图中,邻接矩阵沿主对角线对称,即满足 (i, j) == (j, i)
            self.adj_mat[i][j] = 1
            self.adj_mat[j][i] = 1
    
        def remove_edge(self, i: int, j: int):
            """删除边"""
            # 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
            # 索引越界与相等处理
            if i < 0 or j < 0 or i >= self.size() or j >= self.size() or i == j:
                raise IndexError()
            self.adj_mat[i][j] = 0
            self.adj_mat[j][i] = 0
    
        def print(self):
            """打印邻接矩阵"""
            print("顶点列表 =", self.vertices)
            print("邻接矩阵 =")
            print_matrix(self.adj_mat)
    
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    Go:

    /* 基于邻接矩阵实现的无向图类 */
    type graphAdjMat struct {
        // 顶点列表,元素代表“顶点值”,索引代表“顶点索引”
        vertices []int
        // 邻接矩阵,行列索引对应“顶点索引”
        adjMat [][]int
    }
    
    /* 构造函数 */
    func newGraphAdjMat(vertices []int, edges [][]int) *graphAdjMat {
        // 添加顶点
        n := len(vertices)
        adjMat := make([][]int, n)
        for i := range adjMat {
            adjMat[i] = make([]int, n)
        }
        // 初始化图
        g := &graphAdjMat{
            vertices: vertices,
            adjMat:   adjMat,
        }
        // 添加边
        // 请注意,edges 元素代表顶点索引,即对应 vertices 元素索引
        for i := range edges {
            g.addEdge(edges[i][0], edges[i][1])
        }
        return g
    }
    
    /* 获取顶点数量 */
    func (g *graphAdjMat) size() int {
        return len(g.vertices)
    }
    
    /* 添加顶点 */
    func (g *graphAdjMat) addVertex(val int) {
        n := g.size()
        // 向顶点列表中添加新顶点的值
        g.vertices = append(g.vertices, val)
        // 在邻接矩阵中添加一行
        newRow := make([]int, n)
        g.adjMat = append(g.adjMat, newRow)
        // 在邻接矩阵中添加一列
        for i := range g.adjMat {
            g.adjMat[i] = append(g.adjMat[i], 0)
        }
    }
    
    /* 删除顶点 */
    func (g *graphAdjMat) removeVertex(index int) {
        if index >= g.size() {
            return
        }
        // 在顶点列表中移除索引 index 的顶点
        g.vertices = append(g.vertices[:index], g.vertices[index+1:]...)
        // 在邻接矩阵中删除索引 index 的行
        g.adjMat = append(g.adjMat[:index], g.adjMat[index+1:]...)
        // 在邻接矩阵中删除索引 index 的列
        for i := range g.adjMat {
            g.adjMat[i] = append(g.adjMat[i][:index], g.adjMat[i][index+1:]...)
        }
    }
    
    /* 添加边 */
    // 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
    func (g *graphAdjMat) addEdge(i, j int) {
        // 索引越界与相等处理
        if i < 0 || j < 0 || i >= g.size() || j >= g.size() || i == j {
            fmt.Errorf("%s", "Index Out Of Bounds Exception")
        }
        // 在无向图中,邻接矩阵沿主对角线对称,即满足 (i, j) == (j, i)
        g.adjMat[i][j] = 1
        g.adjMat[j][i] = 1
    }
    
    /* 删除边 */
    // 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
    func (g *graphAdjMat) removeEdge(i, j int) {
        // 索引越界与相等处理
        if i < 0 || j < 0 || i >= g.size() || j >= g.size() || i == j {
            fmt.Errorf("%s", "Index Out Of Bounds Exception")
        }
        g.adjMat[i][j] = 0
        g.adjMat[j][i] = 0
    }
    
    /* 打印邻接矩阵 */
    func (g *graphAdjMat) print() {
        fmt.Printf("\t顶点列表 = %v\n", g.vertices)
        fmt.Printf("\t邻接矩阵 = \n")
        for i := range g.adjMat {
            fmt.Printf("\t\t\t%v\n", g.adjMat[i])
        }
    }
    
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    邻接表

    设无向图的顶点总数为 (n)、边总数为 (m) :

    • 添加边:在顶点对应链表的末尾添加边即可,使用 (O(1)) 时间。因为是无向图,所以需要同时添加两个方向的边。
    • 删除边:在顶点对应链表中查找并删除指定边,使用 (O(m)) 时间。在无向图中,需要同时删除两个方向的边。
    • 添加顶点:在邻接表中添加一个链表,并将新增顶点作为链表头节点,使用 (O(1)) 时间。
    • 删除顶点:需遍历整个邻接表,删除包含指定顶点的所有边,使用 (O(n + m)) 时间。
    • 初始化:在邻接表中创建 (n) 个顶点和 (2m) 条边,使用 (O(n + m)) 时间。

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    在邻接表中使用 Vertex 节点类来表示顶点

    1. 如果选择通过顶点值来区分不同顶点,那么值重复的顶点将无法被区分。
    2. 如果类似邻接矩阵那样,使用顶点列表索引来区分不同顶点。那么,假设想要删除索引为 (i) 的顶点,则需要遍历整个邻接表,将其中 (> i) 的索引全部减 (1) ,这样操作效率较低。
    3. 因此考虑引入顶点类 Vertex ,使得每个顶点都是唯一的对象,此时删除顶点时就无须改动其余顶点了。

    Python:

    class GraphAdjList:
        """基于邻接表实现的无向图类"""
    
        def __init__(self, edges: list[list[Vertex]]):
            """构造方法"""
            # 邻接表,key: 顶点,value:该顶点的所有邻接顶点
            self.adj_list = dict[Vertex, Vertex]()
            # 添加所有顶点和边
            for edge in edges:
                self.add_vertex(edge[0])
                self.add_vertex(edge[1])
                self.add_edge(edge[0], edge[1])
    
        def size(self) -> int:
            """获取顶点数量"""
            return len(self.adj_list)
    
        def add_edge(self, vet1: Vertex, vet2: Vertex):
            """添加边"""
            if vet1 not in self.adj_list or vet2 not in self.adj_list or vet1 == vet2:
                raise ValueError()
            # 添加边 vet1 - vet2
            self.adj_list[vet1].append(vet2)
            self.adj_list[vet2].append(vet1)
    
        def remove_edge(self, vet1: Vertex, vet2: Vertex):
            """删除边"""
            if vet1 not in self.adj_list or vet2 not in self.adj_list or vet1 == vet2:
                raise ValueError()
            # 删除边 vet1 - vet2
            self.adj_list[vet1].remove(vet2)
            self.adj_list[vet2].remove(vet1)
    
        def add_vertex(self, vet: Vertex):
            """添加顶点"""
            if vet in self.adj_list:
                return
            # 在邻接表中添加一个新链表
            self.adj_list[vet] = []
    
        def remove_vertex(self, vet: Vertex):
            """删除顶点"""
            if vet not in self.adj_list:
                raise ValueError()
            # 在邻接表中删除顶点 vet 对应的链表
            self.adj_list.pop(vet)
            # 遍历其他顶点的链表,删除所有包含 vet 的边
            for vertex in self.adj_list:
                if vet in self.adj_list[vertex]:
                    self.adj_list[vertex].remove(vet)
    
        def print(self):
            """打印邻接表"""
            print("邻接表 =")
            for vertex in self.adj_list:
                tmp = [v.val for v in self.adj_list[vertex]]
                print(f"{vertex.val}: {tmp},")
    
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    Go:

    /* 基于邻接表实现的无向图类 */
    type graphAdjList struct {
        // 邻接表,key: 顶点,value:该顶点的所有邻接顶点
        adjList map[Vertex][]Vertex
    }
    
    /* 构造函数 */
    func newGraphAdjList(edges [][]Vertex) *graphAdjList {
        g := &graphAdjList{
            adjList: make(map[Vertex][]Vertex),
        }
        // 添加所有顶点和边
        for _, edge := range edges {
            g.addVertex(edge[0])
            g.addVertex(edge[1])
            g.addEdge(edge[0], edge[1])
        }
        return g
    }
    
    /* 获取顶点数量 */
    func (g *graphAdjList) size() int {
        return len(g.adjList)
    }
    
    /* 添加边 */
    func (g *graphAdjList) addEdge(vet1 Vertex, vet2 Vertex) {
        _, ok1 := g.adjList[vet1]
        _, ok2 := g.adjList[vet2]
        if !ok1 || !ok2 || vet1 == vet2 {
            panic("error")
        }
        // 添加边 vet1 - vet2, 添加匿名 struct{},
        g.adjList[vet1] = append(g.adjList[vet1], vet2)
        g.adjList[vet2] = append(g.adjList[vet2], vet1)
    }
    
    /* 删除边 */
    func (g *graphAdjList) removeEdge(vet1 Vertex, vet2 Vertex) {
        _, ok1 := g.adjList[vet1]
        _, ok2 := g.adjList[vet2]
        if !ok1 || !ok2 || vet1 == vet2 {
            panic("error")
        }
        // 删除边 vet1 - vet2
        g.adjList[vet1] = DeleteSliceElms(g.adjList[vet1], vet2)
        g.adjList[vet2] = DeleteSliceElms(g.adjList[vet2], vet1)
    }
    
    /* 添加顶点 */
    func (g *graphAdjList) addVertex(vet Vertex) {
        _, ok := g.adjList[vet]
        if ok {
            return
        }
        // 在邻接表中添加一个新链表
        g.adjList[vet] = make([]Vertex, 0)
    }
    
    /* 删除顶点 */
    func (g *graphAdjList) removeVertex(vet Vertex) {
        _, ok := g.adjList[vet]
        if !ok {
            panic("error")
        }
        // 在邻接表中删除顶点 vet 对应的链表
        delete(g.adjList, vet)
        // 遍历其他顶点的链表,删除所有包含 vet 的边
        for v, list := range g.adjList {
            g.adjList[v] = DeleteSliceElms(list, vet)
        }
    }
    
    /* 打印邻接表 */
    func (g *graphAdjList) print() {
        var builder strings.Builder
        fmt.Printf("邻接表 = \n")
        for k, v := range g.adjList {
            builder.WriteString("\t\t" + strconv.Itoa(k.Val) + ": ")
            for _, vet := range v {
                builder.WriteString(strconv.Itoa(vet.Val) + " ")
            }
            fmt.Println(builder.String())
            builder.Reset()
        }
    }
    
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    效率对比

    设图中共有 (n) 个顶点和 (m) 条边,下表对比了邻接矩阵和邻接表的时间和空间效率。

    邻接矩阵邻接表(链表)邻接表(哈希表)
    判断是否邻接(O(1))(O(m))(O(1))
    添加边(O(1))(O(1))(O(1))
    删除边(O(1))(O(m))(O(1))
    添加顶点(O(n))(O(1))(O(1))
    删除顶点(O(n^2))(O(n + m))(O(n))
    内存空间占用(O(n^2))(O(n + m))(O(n + m))

    通过观察,似乎邻接表(哈希表)的时间与空间效率最优。但实际上,在邻接矩阵中操作边的效率更高,只需要一次数组访问或赋值操作即可。综合来看,邻接矩阵体现了“以空间换时间”的原则,而邻接表体现了“以时间换空间”的原则。

    遍历

    树代表的是“一对多”的关系,而图则具有更高的自由度,可以表示任意的“多对多”关系。因此,可以把树看作是图的一种特例。显然,树的遍历操作也是图的遍历操作的一种特例。图和树都都需要应用搜索算法来实现遍历操作。图的遍历方式可分为两种:广度优先遍历和深度优先遍历。它们也常被称为广度优先搜索和深度优先搜索,简称 BFS 和 DFS 。

    BFS

    广度优先遍历是一种由近及远的遍历方式,从某个节点出发,始终优先访问距离最近的顶点,并一层层向外扩张。如下图所示,从左上角顶点出发,先遍历该顶点的所有邻接顶点,然后遍历下一个顶点的所有邻接顶点,以此类推,直至所有顶点访问完毕。

    image-20230912174422761

    BFS 通常借助队列来实现。队列具有“先入先出”的性质,这与 BFS 的“由近及远”的思想异曲同工。

    1. 将遍历起始顶点 startVet 加入队列,并开启循环。
    2. 在循环的每轮迭代中,弹出队首顶点并记录访问,然后将该顶点的所有邻接顶点加入到队列尾部。
    3. 循环步骤 2. ,直到所有顶点被访问完成后结束。

    为了防止重复遍历顶点,需要借助一个哈希表 visited 来记录哪些节点已被访问。

    Python:

    def graph_bfs(graph: GraphAdjList, start_vet: Vertex) -> list[Vertex]:
        """广度优先遍历 BFS"""
        # 使用邻接表来表示图,以便获取指定顶点的所有邻接顶点
        # 顶点遍历序列
        res = []
        # 哈希表,用于记录已被访问过的顶点
        visited = set[Vertex]([start_vet])
        # 队列用于实现 BFS
        que = deque[Vertex]([start_vet])
        # 以顶点 vet 为起点,循环直至访问完所有顶点
        while len(que) > 0:
            vet = que.popleft()  # 队首顶点出队
            res.append(vet)  # 记录访问顶点
            # 遍历该顶点的所有邻接顶点
            for adj_vet in graph.adj_list[vet]:
                if adj_vet in visited:
                    continue  # 跳过已被访问过的顶点
                que.append(adj_vet)  # 只入队未访问的顶点
                visited.add(adj_vet)  # 标记该顶点已被访问
        # 返回顶点遍历序列
        return res
    
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    Go:

    /* 广度优先遍历 BFS */
    // 使用邻接表来表示图,以便获取指定顶点的所有邻接顶点
    func graphBFS(g *graphAdjList, startVet Vertex) []Vertex {
        // 顶点遍历序列
        res := make([]Vertex, 0)
        // 哈希表,用于记录已被访问过的顶点
        visited := make(map[Vertex]struct{})
        visited[startVet] = struct{}{}
        // 队列用于实现 BFS, 使用切片模拟队列
        queue := make([]Vertex, 0)
        queue = append(queue, startVet)
        // 以顶点 vet 为起点,循环直至访问完所有顶点
        for len(queue) > 0 {
            // 队首顶点出队
            vet := queue[0]
            queue = queue[1:]
            // 记录访问顶点
            res = append(res, vet)
            // 遍历该顶点的所有邻接顶点
            for _, adjVet := range g.adjList[vet] {
                _, isExist := visited[adjVet]
                // 只入队未访问的顶点
                if !isExist {
                    queue = append(queue, adjVet)
                    visited[adjVet] = struct{}{}
                }
            }
        }
        // 返回顶点遍历序列
        return res
    }
    
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    参考以下图示以加深理解:

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    image-20230912174801580

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    image-20230912175004665

    image-20230912175026229

    广度优先遍历的序列不唯一。广度优先遍历只要求按“由近及远”的顺序遍历,而多个相同距离的顶点的遍历顺序是允许被任意打乱的

    时间复杂度: 所有顶点都会入队并出队一次,使用 (O(|V|)) 时间;在遍历邻接顶点的过程中,由于是无向图,因此所有边都会被访问 (2) 次,使用 (O(2|E|)) 时间;总体使用 (O(|V| + |E|)) 时间。

    空间复杂度: 列表 res ,哈希表 visited ,队列 que 中的顶点数量最多为 (|V|) ,使用 (O(|V|)) 空间。

    DFS

    深度优先遍历是一种优先走到底、无路可走再回头的遍历方式。如下图所示,从左上角顶点出发,访问当前顶点的某个邻接顶点,直到走到尽头时返回,再继续走到尽头并返回,以此类推,直至所有顶点遍历完成。

    image-20230912180042138

    这种“走到尽头再返回”的算法范式通常基于递归来实现。与广度优先遍历类似,在深度优先遍历中也需要借助一个哈希表 visited 来记录已被访问的顶点,以避免重复访问顶点。

    Python:

    def dfs(graph: GraphAdjList, visited: set[Vertex], res: list[Vertex], vet: Vertex):
        """深度优先遍历 DFS 辅助函数"""
        res.append(vet)  # 记录访问顶点
        visited.add(vet)  # 标记该顶点已被访问
        # 遍历该顶点的所有邻接顶点
        for adjVet in graph.adj_list[vet]:
            if adjVet in visited:
                continue  # 跳过已被访问过的顶点
            # 递归访问邻接顶点
            dfs(graph, visited, res, adjVet)
    
    def graph_dfs(graph: GraphAdjList, start_vet: Vertex) -> list[Vertex]:
        """深度优先遍历 DFS"""
        # 使用邻接表来表示图,以便获取指定顶点的所有邻接顶点
        # 顶点遍历序列
        res = []
        # 哈希表,用于记录已被访问过的顶点
        visited = set[Vertex]()
        dfs(graph, visited, res, start_vet)
        return res
    
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    Go:

    /* 深度优先遍历 DFS 辅助函数 */
    func dfs(g *graphAdjList, visited map[Vertex]struct{}, res *[]Vertex, vet Vertex) {
        // append 操作会返回新的的引用,必须让原引用重新赋值为新slice的引用
        *res = append(*res, vet)
        visited[vet] = struct{}{}
        // 遍历该顶点的所有邻接顶点
        for _, adjVet := range g.adjList[vet] {
            _, isExist := visited[adjVet]
            // 递归访问邻接顶点
            if !isExist {
                dfs(g, visited, res, adjVet)
            }
        }
    }
    
    /* 深度优先遍历 DFS */
    // 使用邻接表来表示图,以便获取指定顶点的所有邻接顶点
    func graphDFS(g *graphAdjList, startVet Vertex) []Vertex {
        // 顶点遍历序列
        res := make([]Vertex, 0)
        // 哈希表,用于记录已被访问过的顶点
        visited := make(map[Vertex]struct{})
        dfs(g, visited, &res, startVet)
        // 返回顶点遍历序列
        return res
    }
    
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    参考以下图示以加深理解:

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    image-20230912180245454

    image-20230912180256372

    image-20230912180307408

    image-20230912180318385

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    • 直虚线代表向下递推,表示开启了一个新的递归方法来访问新顶点。
    • 曲虚线代表向上回溯,表示此递归方法已经返回,回溯到了开启此递归方法的位置。

    时间复杂度: 所有顶点都会被访问 (1) 次,使用 (O(|V|)) 时间;所有边都会被访问 (2) 次,使用 (O(2|E|)) 时间;总体使用 (O(|V| + |E|)) 时间。

    空间复杂度: 列表 res ,哈希表 visited 顶点数量最多为 (|V|) ,递归深度最大为 (|V|) ,因此使用 (O(|V|)) 空间。

    References:https://www.hello-algo.com/chapter_graph/

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/m0_63230155/article/details/132869546