图的广度优先遍历(BFS)通过检测访问过的节点是否被重复访问来判断回路。核心思路是:在遍历过程中,若发现当前节点的邻居已被访问且非其父节点,则存在回路。这一方法高效直观,适用于无向图和有向图,时间复杂度为。
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基本逻辑:BFS按层级展开图结构,每个节点需记录父节点。若遇到已访问的邻居节点且非父节点,说明存在跨层边(回边),即回路。例如,节点A的邻居B已被访问,但B不是A的父节点,则A-B形成回路。
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染色标记法:通过“白-灰-黑”三色标记节点状态(未访问、队列中、已处理)。若发现灰色邻居节点,表明存在回路。这种方法避免重复访问,清晰区分层级关系。
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深度记录法:为每个节点记录在BFS树中的深度。若某节点的邻居深度小于等于自身深度(非父节点),则存在回路。例如,节点深度为3,其非父邻居深度为2,说明存在环。
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代码实现关键:使用队列和访问数组,维护父节点信息。Python示例中,通过检查邻居是否已访问且非父节点来快速判定回路。
提示:实际应用中需处理非连通图,需对每个连通分量单独检测。对于稠密图,可结合边数判断(若则可能存在回路)以优化性能。