广度优先遍历(BFS)是一种按层级逐步探索数据的算法,核心特点是"由近及远、层层递进",适合解决最短路径、社交关系扩散等问题。 其通过队列实现,确保先访问的节点优先处理,具有无回溯、空间复杂度高的特性。
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基础原理
BFS从起始点出发,依次访问其所有相邻节点,再以这些节点为新的起点继续扩散。算法使用队列存储待访问节点,遵循"先进先出"原则,保证每一层节点完全遍历后才进入下一层。例如迷宫问题中,BFS总能找到出口的最短步数解。 -
典型应用场景
- 网络爬虫:按网页链接层级抓取数据
- 社交网络分析:计算用户之间的最小熟人链
- 图像处理:洪水填充算法中的像素扩散
- 路由器寻址:查找网络拓扑中的最优传输路径
- 与DFS的对比差异
- 内存消耗:BFS需存储整层节点,空间复杂度O(h)(h为最大宽度);DFS仅保存当前路径,空间复杂度O(d)(d为最大深度)
- 解的特性:BFS首次遇到目标即得最优解,DFS可能需遍历全部路径
- 适用性:BFS适合广度扩散类问题,DFS更适合回溯或存在性验证
提示:实际应用中可通过双向BFS或启发式优化提升效率,处理超大规模数据时需注意队列内存限制。