深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)是两种核心的图遍历算法,主要区别在于搜索策略和适用场景:DFS优先探索分支的最深路径,适合空间受限或解分布较深的场景;BFS逐层扫描所有相邻节点,适合寻找最短路径或解靠近起点的场景。
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搜索逻辑差异
- DFS采用“纵向深入”策略,从起点出发沿一条路径尽可能深入,直到无路可走再回溯。类似走迷宫时优先尝试一条路到底,再换其他路径。
- BFS采用“横向扩展”策略,按层次遍历所有相邻节点,先访问离起点最近的节点。类似社交网络中逐层扩展好友关系。
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数据结构与性能
- DFS通常用递归或栈实现,空间复杂度较低(,h为树高),但可能因递归过深导致栈溢出。
- BFS依赖队列实现,需存储所有未访问节点,空间复杂度较高(,b为分支因子,d为深度),但能快速找到无权图的最短路径。
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适用性问题
- DFS在解分布较深或树结构庞大时更高效,例如解决八皇后、拓扑排序等问题。
- BFS适合解在浅层或需最短路径的场景,如社交网络关系链、网页爬虫的层级抓取。
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实际应用权衡
- DFS可能因无限分支陷入死循环,需设置深度限制;BFS虽完备但内存消耗大,需权衡存储与速度。
选择DFS还是BFS取决于问题特性:优先考虑空间效率或解深度时选DFS,需最短路径或广度覆盖时选BFS。