深度优先搜索(DFS)是一种用于遍历或搜索树或图的算法,其核心特点是“尽可能深”地探索分支,直到无法继续为止,再回溯到上一个节点继续探索。 它的关键亮点包括递归或栈的实现方式、空间复杂度较低(通常为O(h),h为树高)以及适用于路径查找、拓扑排序等问题。
-
基本思想与流程
DFS从起始节点出发,沿着一条路径不断向下访问未探索的节点,直到遇到叶子节点或无法继续的节点。此时,算法回溯到最近的分叉点,选择另一条未探索的路径重复上述过程。 -
实现方式
- 递归实现:通过函数调用栈隐式管理回溯逻辑,代码简洁但可能受限于递归深度。
- 栈实现:显式用栈存储待访问节点,适合避免递归栈溢出的场景。
-
应用场景
- 路径问题:如迷宫求解、图中两节点间路径检测。
- 拓扑排序:对有向无环图(DAG)进行线性排序。
- 连通性分析:判断图的连通分量或强连通分量。
-
优缺点分析
- 优点:空间效率高(无需存储所有节点),适合深层或目标明确的搜索。
- 缺点:可能陷入无限分支(如图中存在环且未标记已访问节点),且不保证找到最短路径。
DFS通过系统化的回溯机制高效探索复杂结构,是解决许多图论问题的基石。使用时需注意环的处理(如标记已访问节点)和目标问题的适配性。