**深度优先搜索(DFS)**是一种用于遍历或搜索树、图等数据结构的算法,核心思想是“一条路走到底”,通过递归或栈实现,优先探索当前路径的最深节点,直到无法继续再回溯。
1. 基本原理
DFS从起点出发,沿着一条分支不断深入,直到到达叶子节点或无法继续的节点,然后回溯到上一个分叉点,选择另一条未探索的路径。这种“纵向优先”的策略适合解决迷宫问题、拓扑排序等场景。
2. 实现方式
- 递归:通过函数调用栈隐式实现回溯,代码简洁但可能受栈深度限制。
- 显式栈:手动维护栈结构,避免递归的潜在溢出问题,适合大规模数据。
3. 应用场景
- 路径查找:如迷宫求解、图中两节点连通性判断。
- 拓扑排序:对有向无环图(DAG)进行线性排序。
- 生成树/图:用于生成图的深度优先生成树或检测环路。
4. 优缺点
- 优点:内存消耗较低(仅存储当前路径)、适合目标明确的深度探索。
- 缺点:可能陷入无限循环(未处理重复访问)、不保证找到最短路径。
总结:DFS是算法中的“探险家”,适合需要彻底探索单一路径的场景,但需注意循环风险和效率权衡。实际应用中,结合剪枝或记忆化技术可优化性能。