深度优先搜索(DFS)是一种经典的图遍历算法,其核心思想是“一路到底、回溯探索”,适用于路径查找、拓扑排序等场景。 它以递归或栈结构实现,优先深入节点的子节点,直到尽头再回溯,典型应用包括迷宫求解、树形结构遍历等,是算法学习中不可或缺的基础工具。
以迷宫问题为例,DFS会从起点出发,沿一个方向(如右、下、左、上)持续前进,直到碰壁后回溯到最近的分叉点尝试其他路径。例如,用二维数组表示迷宫(0为通路,1为墙),DFS会标记已访问的位置避免重复,并通过递归探索相邻格子,最终输出从起点到终点的可行路径。这种“试探-回溯”机制虽不一定找到最短路径,但能确保遍历所有可能性。
在树结构中,DFS的遍历顺序分为前序(根-左-右)、中序(左-根-右)和后序(左-右-根)。例如,二叉搜索树的中序遍历会按升序输出节点值。对于图的连通性检测,DFS从一个节点出发,能遍历其所有连通分量,适用于判断图中是否存在环或计算连通子图数量。
实际编码时需注意剪枝优化(提前终止无效分支)和栈溢出风险(深递归可能耗尽内存)。例如,求解数独时,DFS结合剪枝可大幅减少无效尝试;而非递归的栈实现则更适合深度未知的场景。
掌握DFS的关键在于理解其“深度优先”的本质,灵活应用于需要穷举或分层探索的问题,同时结合具体场景优化效率。