摘要：
深度优先搜索（Depth-First Search，DFS）是一种常用的图遍历算法，广泛应用于算法竞赛、数据挖掘、路径规划等领域。本文将围绕深度优先搜索的工业级实现，探讨STL容器和自定义栈在DFS中的应用，并给出相应的代码实现。
一、
深度优先搜索是一种非回溯的遍历算法，它从根节点开始，沿着一条路径一直走到头，然后回溯到上一个节点，再寻找新的路径。DFS在图论中有着广泛的应用，如拓扑排序、最小生成树、最短路径等。本文将详细介绍DFS的工业级实现，并探讨STL容器和自定义栈在DFS中的应用。
二、深度优先搜索的基本原理
深度优先搜索的基本思想是：从根节点开始，沿着一条路径一直走到头，然后回溯到上一个节点，再寻找新的路径。在遍历过程中，可以使用一个栈来存储待访问的节点。
三、STL容器在DFS中的应用
C++标准库中的STL容器提供了丰富的数据结构，如vector、list、stack等。在DFS中，可以使用stack容器来实现深度优先搜索。
1. 使用vector实现栈
cpp
include <iostream>
include <vector>
using namespace std;
class Stack {
private:
vector<int> elements;
public:
void push(int value) {
elements.push_back(value);
}
int pop() {
if (elements.empty()) {
throw std::out_of_range("Stack is empty");
}
return elements.back();
}
bool isEmpty() const {
return elements.empty();
}
};
void dfs(int root, vector<bool>& visited, const vector<vector<int>>& graph) {
Stack stack;
stack.push(root);
while (!stack.isEmpty()) {
int node = stack.pop();
if (!visited[node]) {
visited[node] = true;
cout << "Visited: " << node << endl;
// 遍历邻接节点
for (int neighbor : graph[node]) {
if (!visited[neighbor]) {
stack.push(neighbor);
}
}
}
}
}
int main() {
int n = 5; // 节点数量
vector<vector<int>> graph(n);
graph[0] = {1, 2};
graph[1] = {0, 3};
graph[2] = {0, 4};
graph[3] = {1};
graph[4] = {2};
vector<bool> visited(n, false);
dfs(0, visited, graph);
return 0;
}
2. 使用list实现栈
cpp
include <iostream>
include <list>
using namespace std;
class Stack {
private:
list<int> elements;
public:
void push(int value) {
elements.push_front(value);
}
int pop() {
if (elements.empty()) {
throw std::out_of_range("Stack is empty");
}
return elements.front();
}
bool isEmpty() const {
return elements.empty();
}
};
// ... (dfs函数与上面相同)
四、自定义栈在DFS中的应用
除了使用STL容器中的stack，还可以自定义栈来实现DFS。
cpp
include <iostream>
include <vector>
using namespace std;
class Stack {
private:
vector<int> elements;
public:
void push(int value) {
elements.push_back(value);
}
int pop() {
if (elements.empty()) {
throw std::out_of_range("Stack is empty");
}
return elements.back();
}
bool isEmpty() const {
return elements.empty();
}
};
void dfs(int root, vector<bool>& visited, const vector<vector<int>>& graph) {
Stack stack;
stack.push(root);
while (!stack.isEmpty()) {
int node = stack.pop();
if (!visited[node]) {
visited[node] = true;
cout << "Visited: " << node << endl;
// 遍历邻接节点
for (int neighbor : graph[node]) {
if (!visited[neighbor]) {
stack.push(neighbor);
}
}
}
}
}
int main() {
// ... (图和dfs函数与上面相同)
}
五、总结
本文介绍了深度优先搜索的工业级实现，并探讨了STL容器和自定义栈在DFS中的应用。通过使用STL容器或自定义栈，可以方便地实现DFS算法，并应用于各种实际问题。在实际开发中，可以根据具体需求选择合适的数据结构和算法，以提高程序的性能和可维护性。
（注：本文代码示例仅供参考，实际应用中可能需要根据具体情况进行调整。）
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