This commit is contained in:
krahets
2026-04-14 18:06:19 +08:00
parent 17b2a0b630
commit cf0747ba3e
131 changed files with 604 additions and 609 deletions
+6 -6
View File
@@ -4464,21 +4464,21 @@ G & = \{ V, E \} \newline
<p><img alt="Связный и несвязный графы" class="animation-figure" src="../graph.assets/connected_graph.png" /></p>
<p align="center"> Рисунок 9-3 &nbsp; Связный и несвязный графы </p>
<p>Мы также можем добавить к ребрам переменную "вес" и получить показанный ниже <u>взвешенный граф (weighted graph)</u>. Например, в мобильных играх вроде Honor of Kings система рассчитывает "близость" между игроками по времени совместной игры, и такую сеть близости можно представить взвешенным графом.</p>
<p>Мы также можем добавить к ребрам переменную «вес» и получить <u>взвешенный граф (weighted graph)</u>, как показано на рисунке 9-4. Например, в мобильных играх вроде Honor of Kings система рассчитывает «близость» между игроками по времени совместной игры, и такую сеть близости можно представить взвешенным графом.</p>
<p><img alt="Взвешенный и невзвешенный графы" class="animation-figure" src="../graph.assets/weighted_graph.png" /></p>
<p align="center"> Рисунок 9-4 &nbsp; Взвешенный и невзвешенный графы </p>
<p>Со структурой данных "граф" связаны следующие основные термины.</p>
<p>Со структурой данных «граф» связаны следующие основные термины.</p>
<ul>
<li><u>Смежность (adjacency)</u>: если между двумя вершинами существует ребро, то такие вершины называются смежными. На рисунке 9-4 с вершиной 1 смежны вершины 2, 3 и 5.</li>
<li><u>Путь (path)</u>: последовательность ребер от вершины A до вершины B называется путем из A в B. На рисунке 9-4 последовательность ребер 1-5-2-4 является одним из путей от вершины 1 к вершине 4.</li>
<li><u>Степень (degree)</u>: количество ребер, принадлежащих вершине. Для ориентированного графа <u>входящая степень (in-degree)</u> показывает, сколько ребер входит в вершину, а <u>исходящая степень (out-degree)</u> показывает, сколько ребер из нее выходит.</li>
</ul>
<h2 id="912">9.1.2 &nbsp; Представление графа<a class="headerlink" href="#912" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<p>Распространенные способы представления графа включают "матрицу смежности" и "список смежности". Ниже для примера рассматривается неориентированный граф.</p>
<p>Распространенные способы представления графа включают «матрицу смежности» и «список смежности». Ниже для примера рассматривается неориентированный граф.</p>
<h3 id="1">1. &nbsp; Матрица смежности<a class="headerlink" href="#1" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>Пусть число вершин графа равно <span class="arithmatex">\(n\)</span> ; тогда <u>матрица смежности (adjacency matrix)</u> использует матрицу размера <span class="arithmatex">\(n \times n\)</span> для представления графа, где каждая строка и каждый столбец соответствуют вершине, а элементы матрицы показывают наличие или отсутствие ребра.</p>
<p>Как показано на рисунке 9-5, обозначим матрицу смежности через <span class="arithmatex">\(M\)</span> , а список вершин через <span class="arithmatex">\(V\)</span> ; тогда элемент матрицы <span class="arithmatex">\(M[i, j] = 1\)</span> означает наличие ребра между вершинами <span class="arithmatex">\(V[i]\)</span> и <span class="arithmatex">\(V[j]\)</span> , а элемент <span class="arithmatex">\(M[i, j] = 0\)</span> означает отсутствие ребра.</p>
<p>Пусть число вершин графа равно <span class="arithmatex">\(n\)</span>. Тогда <u>матрица смежности (adjacency matrix)</u> использует матрицу размера <span class="arithmatex">\(n \times n\)</span> для представления графа, где каждая строка и каждый столбец соответствуют вершине, а элементы матрицы показывают наличие или отсутствие ребра.</p>
<p>Как показано на рисунке 9-5, обозначим матрицу смежности через <span class="arithmatex">\(M\)</span> , а список вершин через <span class="arithmatex">\(V\)</span>. Тогда элемент матрицы <span class="arithmatex">\(M[i, j] = 1\)</span> означает наличие ребра между вершинами <span class="arithmatex">\(V[i]\)</span> и <span class="arithmatex">\(V[j]\)</span> , а элемент <span class="arithmatex">\(M[i, j] = 0\)</span> означает отсутствие ребра.</p>
<p><img alt="Представление графа матрицей смежности" class="animation-figure" src="../graph.assets/adjacency_matrix.png" /></p>
<p align="center"> Рисунок 9-5 &nbsp; Представление графа матрицей смежности </p>
@@ -4495,7 +4495,7 @@ G &amp; = \{ V, E \} \newline
<p align="center"> Рисунок 9-6 &nbsp; Представление графа списком смежности </p>
<p>Список смежности хранит только реально существующие ребра, а общее число ребер обычно значительно меньше <span class="arithmatex">\(n^2\)</span> , поэтому он лучше экономит память. Однако для поиска ребра в списке смежности требуется обходить список, поэтому по времени он уступает матрице смежности.</p>
<p>Если посмотреть на рисунок 9-6, можно заметить, что <strong>структура списка смежности очень похожа на цепную адресацию в хеш-таблицах, поэтому здесь можно использовать похожие методы оптимизации эффективности</strong>. Например, если список слишком длинный, его можно преобразовать в AVL-дерево или красно-черное дерево, чтобы снизить временную сложность с <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> до <span class="arithmatex">\(O(\log n)\)</span> ; также список можно преобразовать в хеш-таблицу, чтобы довести временную сложность до <span class="arithmatex">\(O(1)\)</span> .</p>
<p>Как видно на рисунке 9-6, <strong>структура списка смежности очень похожа на цепную адресацию в хеш-таблицах, поэтому здесь можно использовать похожие методы оптимизации эффективности</strong>. Например, если список слишком длинный, его можно преобразовать в AVL-дерево или красно-черное дерево, чтобы снизить временную сложность с <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> до <span class="arithmatex">\(O(\log n)\)</span>. Также список можно преобразовать в хеш-таблицу, чтобы довести временную сложность до <span class="arithmatex">\(O(1)\)</span> .</p>
<h2 id="913">9.1.3 &nbsp; Типичные применения графов<a class="headerlink" href="#913" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<p>Как показано в таблице 9-1, многие реальные системы можно моделировать с помощью графов, а соответствующие задачи затем сводить к задачам вычислений на графах.</p>
<p align="center"> Таблица 9-1 &nbsp; Распространенные графы в реальной жизни </p>
+13 -13
View File
@@ -4379,14 +4379,14 @@
<!-- Page content -->
<h1 id="92">9.2 &nbsp; Базовые операции графа<a class="headerlink" href="#92" title="Permanent link">&para;</a></h1>
<p>Базовые операции графа можно разделить на операции над "ребрами" и операции над "вершинами". При двух способах представления, "матрице смежности" и "списке смежности", реализация этих операций различается.</p>
<p>Базовые операции графа можно разделить на операции над «ребрами» и операции над «вершинами». При двух способах представления, «матрице смежности» и «списке смежности», реализация этих операций различается.</p>
<h2 id="921">9.2.1 &nbsp; Реализация на основе матрицы смежности<a class="headerlink" href="#921" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<p>Пусть дан неориентированный граф с числом вершин <span class="arithmatex">\(n\)</span> . Тогда способы реализации различных операций показаны на рисунках ниже.</p>
<p>Пусть дан неориентированный граф с числом вершин <span class="arithmatex">\(n\)</span> . Тогда способы реализации различных операций показаны на рисунке 9-7.</p>
<ul>
<li><strong>Добавление или удаление ребра</strong>: достаточно изменить соответствующее ребро в матрице смежности, что требует <span class="arithmatex">\(O(1)\)</span> времени. Поскольку граф неориентированный, необходимо одновременно обновить ребра в обоих направлениях.</li>
<li><strong>Добавление вершины</strong>: в конец матрицы смежности добавляется строка и столбец, полностью заполненные нулями; это требует <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> времени.</li>
<li><strong>Удаление вершины</strong>: из матрицы смежности удаляется строка и столбец. При удалении первой строки и первого столбца достигается худший случай, когда требуется "сдвинуть влево вверх" <span class="arithmatex">\((n-1)^2\)</span> элементов, поэтому используется <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> времени.</li>
<li><strong>Инициализация</strong>: передаются <span class="arithmatex">\(n\)</span> вершин, затем инициализируется список вершин <code>vertices</code> длины <span class="arithmatex">\(n\)</span> , что требует <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> времени; после этого инициализируется матрица смежности <code>adjMat</code> размера <span class="arithmatex">\(n \times n\)</span> , что требует <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> времени.</li>
<li><strong>Добавление вершины</strong>: в конец матрицы смежности добавляется строка и столбец, полностью заполненные нулями. Это требует <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> времени.</li>
<li><strong>Удаление вершины</strong>: из матрицы смежности удаляется строка и столбец. При удалении первой строки и первого столбца достигается худший случай, когда требуется «сдвинуть влево вверх» <span class="arithmatex">\((n-1)^2\)</span> элементов, поэтому используется <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> времени.</li>
<li><strong>Инициализация</strong>: передаются <span class="arithmatex">\(n\)</span> вершин, затем инициализируется список вершин <code>vertices</code> длины <span class="arithmatex">\(n\)</span> , что требует <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> времени. После этого инициализируется матрица смежности <code>adjMat</code> размера <span class="arithmatex">\(n \times n\)</span> , что требует <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> времени.</li>
</ul>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="1:5"><input checked="checked" id="__tabbed_1_1" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_2" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_3" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_4" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_5" name="__tabbed_1" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_1_1">&lt;1&gt;</label><label for="__tabbed_1_2">&lt;2&gt;</label><label for="__tabbed_1_3">&lt;3&gt;</label><label for="__tabbed_1_4">&lt;4&gt;</label><label for="__tabbed_1_5">&lt;5&gt;</label></div>
<div class="tabbed-content">
@@ -5566,13 +5566,13 @@
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=class%20GraphAdjMat%3A%0A%0A%20%20%20%20def%20__init__%28self%2C%20vertices%3A%20list%5Bint%5D%2C%20edges%3A%20list%5Blist%5Bint%5D%5D%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.vertices%3A%20list%5Bint%5D%20%3D%20%5B%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_mat%3A%20list%5Blist%5Bint%5D%5D%20%3D%20%5B%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20val%20in%20vertices%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_vertex%28val%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20e%20in%20edges%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_edge%28e%5B0%5D%2C%20e%5B1%5D%29%0A%0A%20%20%20%20def%20size%28self%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20len%28self.vertices%29%0A%0A%20%20%20%20def%20add_vertex%28self%2C%20val%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20n%20%3D%20self.size%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.vertices.append%28val%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20new_row%20%3D%20%5B0%5D%20%2A%20n%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_mat.append%28new_row%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20row%20in%20self.adj_mat%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20row.append%280%29%0A%0A%20%20%20%20def%20remove_vertex%28self%2C%20index%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20index%20%3E%3D%20self.size%28%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20IndexError%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.vertices.pop%28index%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_mat.pop%28index%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20row%20in%20self.adj_mat%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20row.pop%28index%29%0A%0A%20%20%20%20def%20add_edge%28self%2C%20i%3A%20int%2C%20j%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20i%20%3C%200%20or%20j%20%3C%200%20or%20i%20%3E%3D%20self.size%28%29%20or%20%28j%20%3E%3D%20self.size%28%29%29%20or%20%28i%20%3D%3D%20j%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20IndexError%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_mat%5Bi%5D%5Bj%5D%20%3D%201%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_mat%5Bj%5D%5Bi%5D%20%3D%201%0A%0A%20%20%20%20def%20remove_edge%28self%2C%20i%3A%20int%2C%20j%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20i%20%3C%200%20or%20j%20%3C%200%20or%20i%20%3E%3D%20self.size%28%29%20or%20%28j%20%3E%3D%20self.size%28%29%29%20or%20%28i%20%3D%3D%20j%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20IndexError%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_mat%5Bi%5D%5Bj%5D%20%3D%200%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_mat%5Bj%5D%5Bi%5D%20%3D%200%0A%27Driver%20Code%27%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%27__main__%27%3A%0A%20%20%20%20vertices%20%3D%20%5B1%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D%0A%20%20%20%20edges%20%3D%20%5B%5B0%2C%201%5D%2C%20%5B0%2C%203%5D%2C%20%5B1%2C%202%5D%2C%20%5B2%2C%203%5D%2C%20%5B2%2C%204%5D%2C%20%5B3%2C%204%5D%5D%0A%20%20%20%20graph%20%3D%20GraphAdjMat%28vertices%2C%20edges%29%0A%20%20%20%20graph.add_edge%280%2C%202%29%0A%20%20%20%20graph.remove_edge%280%2C%201%29%0A%20%20%20%20graph.add_vertex%286%29%0A%20%20%20%20graph.remove_vertex%281%29&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">Во весь экран &gt;</a></div></p>
</details>
<h2 id="922">9.2.2 &nbsp; Реализация на основе списка смежности<a class="headerlink" href="#922" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<p>Пусть неориентированный граф содержит в сумме <span class="arithmatex">\(n\)</span> вершин и <span class="arithmatex">\(m\)</span> ребер. Тогда различные операции можно реализовать способом, показанным на рисунках ниже.</p>
<p>Пусть неориентированный граф содержит в сумме <span class="arithmatex">\(n\)</span> вершин и <span class="arithmatex">\(m\)</span> ребер. Тогда различные операции можно реализовать способом, показанным на рисунке 9-8.</p>
<ul>
<li><strong>Добавление ребра</strong>: достаточно добавить ребро в конец списка, соответствующего вершине; это требует <span class="arithmatex">\(O(1)\)</span> времени. Поскольку граф неориентированный, необходимо одновременно добавить ребра в обоих направлениях.</li>
<li><strong>Удаление ребра</strong>: нужно найти и удалить указанное ребро в списке, соответствующем вершине; это требует <span class="arithmatex">\(O(m)\)</span> времени. В неориентированном графе необходимо удалить ребра в обоих направлениях.</li>
<li><strong>Добавление вершины</strong>: в список смежности добавляется еще один список, а новая вершина становится его головным узлом; это требует <span class="arithmatex">\(O(1)\)</span> времени.</li>
<li><strong>Удаление вершины</strong>: требуется пройти по всему списку смежности и удалить все ребра, содержащие указанную вершину; это требует <span class="arithmatex">\(O(n + m)\)</span> времени.</li>
<li><strong>Инициализация</strong>: в списке смежности создаются <span class="arithmatex">\(n\)</span> вершин и <span class="arithmatex">\(2m\)</span> ребер; это требует <span class="arithmatex">\(O(n + m)\)</span> времени.</li>
<li><strong>Добавление ребра</strong>: достаточно добавить ребро в конец списка, соответствующего вершине. Это требует <span class="arithmatex">\(O(1)\)</span> времени. Поскольку граф неориентированный, необходимо одновременно добавить ребра в обоих направлениях.</li>
<li><strong>Удаление ребра</strong>: нужно найти и удалить указанное ребро в списке, соответствующем вершине. Это требует <span class="arithmatex">\(O(m)\)</span> времени. В неориентированном графе необходимо удалить ребра в обоих направлениях.</li>
<li><strong>Добавление вершины</strong>: в список смежности добавляется еще один список, а новая вершина становится его головным узлом. Это требует <span class="arithmatex">\(O(1)\)</span> времени.</li>
<li><strong>Удаление вершины</strong>: требуется пройти по всему списку смежности и удалить все ребра, содержащие указанную вершину. Это требует <span class="arithmatex">\(O(n + m)\)</span> времени.</li>
<li><strong>Инициализация</strong>: в списке смежности создаются <span class="arithmatex">\(n\)</span> вершин и <span class="arithmatex">\(2m\)</span> ребер. Это требует <span class="arithmatex">\(O(n + m)\)</span> времени.</li>
</ul>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="3:5"><input checked="checked" id="__tabbed_3_1" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_2" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_3" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_4" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_5" name="__tabbed_3" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_3_1">&lt;1&gt;</label><label for="__tabbed_3_2">&lt;2&gt;</label><label for="__tabbed_3_3">&lt;3&gt;</label><label for="__tabbed_3_4">&lt;4&gt;</label><label for="__tabbed_3_5">&lt;5&gt;</label></div>
<div class="tabbed-content">
@@ -5595,7 +5595,7 @@
</div>
<p align="center"> Рисунок 9-8 &nbsp; Инициализация списка смежности, добавление и удаление ребер и вершин </p>
<p>Ниже приведен код списка смежности. По сравнению с рисунками выше, реальная реализация имеет следующие отличия.</p>
<p>Ниже приведен код списка смежности. По сравнению с тем, что показано на рисунке 9-8, реальная реализация имеет следующие отличия.</p>
<ul>
<li>Чтобы упростить добавление и удаление вершин, а также сделать код проще, мы используем список, то есть динамический массив, вместо связного списка.</li>
<li>Для хранения списка смежности используется хеш-таблица, где <code>key</code> - это экземпляр вершины, а <code>value</code> - список смежных вершин данной вершины.</li>
@@ -6757,7 +6757,7 @@
</tbody>
</table>
</div>
<p>Если смотреть только на таблицу, может показаться, что список смежности на основе хеш-таблицы является лучшим и по времени, и по памяти. Но на практике операции над ребрами в матрице смежности обычно выполняются быстрее, потому что там нужен лишь один доступ к массиву или одно присваивание. В целом матрица смежности воплощает принцип "обмена пространства на время", а список смежности - принцип "обмена времени на пространство".</p>
<p>Если судить только по данным в таблице 9-2, может показаться, что список смежности на основе хеш-таблицы является лучшим и по времени, и по памяти. Но на практике операции над ребрами в матрице смежности обычно выполняются быстрее, потому что там нужен лишь один доступ к массиву или одно присваивание. В целом матрица смежности воплощает принцип «обмена пространства на время», а список смежности - принцип «обмена времени на пространство».</p>
<!-- Source file information -->
+10 -10
View File
@@ -4469,7 +4469,7 @@
<!-- Page content -->
<h1 id="93">9.3 &nbsp; Обход графа<a class="headerlink" href="#93" title="Permanent link">&para;</a></h1>
<p>Дерево представляет отношение "один ко многим", тогда как граф обладает большей свободой и может выражать произвольные отношения "многие ко многим". Поэтому дерево можно рассматривать как частный случай графа. Очевидно, что <strong>операции обхода дерева также являются частным случаем операций обхода графа</strong>.</p>
<p>Дерево представляет отношение «один ко многим», тогда как граф обладает большей свободой и может выражать произвольные отношения «многие ко многим». Поэтому дерево можно рассматривать как частный случай графа. Очевидно, что <strong>операции обхода дерева также являются частным случаем операций обхода графа</strong>.</p>
<p>И графы, и деревья требуют применения алгоритмов обхода. Способы обхода графа также делятся на два типа: <u>обход в ширину</u> и <u>обход в глубину</u>.</p>
<h2 id="931">9.3.1 &nbsp; Обход в ширину<a class="headerlink" href="#931" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<p><strong>Обход в ширину - это способ обхода от ближнего к дальнему, при котором начиная с некоторого узла сначала посещают ближайшие вершины, а затем слой за слоем расширяются наружу</strong>. Как показано на рисунке 9-9, начиная с вершины в левом верхнем углу, мы сначала обходим все смежные вершины этой вершины, затем все смежные вершины следующей вершины и так далее, пока не будут посещены все вершины.</p>
@@ -4477,7 +4477,7 @@
<p align="center"> Рисунок 9-9 &nbsp; Обход графа в ширину </p>
<h3 id="1">1. &nbsp; Реализация алгоритма<a class="headerlink" href="#1" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>BFS обычно реализуется с помощью очереди, код приведен ниже. Очередь обладает свойством "первым пришел - первым вышел", что хорошо соответствует идее BFS "от ближнего к дальнему".</p>
<p>BFS обычно реализуется с помощью очереди, код приведен ниже. Очередь обладает свойством «первым пришел - первым вышел», что хорошо соответствует идее BFS «от ближнего к дальнему».</p>
<ol>
<li>Поместить стартовую вершину обхода <code>startVet</code> в очередь и запустить цикл.</li>
<li>На каждой итерации цикла извлекать вершину из головы очереди и записывать ее посещение, после чего добавлять все смежные вершины этой вершины в хвост очереди.</li>
@@ -4916,7 +4916,7 @@
<p><div style="height: 549px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=from%20collections%20import%20deque%0A%0Aclass%20Vertex%3A%0A%0A%20%20%20%20def%20__init__%28self%2C%20val%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.val%20%3D%20val%0A%0Adef%20vals_to_vets%28vals%3A%20list%5Bint%5D%29%20-%3E%20list%5B%27Vertex%27%5D%3A%0A%20%20%20%20return%20%5BVertex%28val%29%20for%20val%20in%20vals%5D%0A%0Aclass%20GraphAdjList%3A%0A%0A%20%20%20%20def%20__init__%28self%2C%20edges%3A%20list%5Blist%5BVertex%5D%5D%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%20%3D%20dict%5BVertex%2C%20list%5BVertex%5D%5D%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20edge%20in%20edges%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_vertex%28edge%5B0%5D%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_vertex%28edge%5B1%5D%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_edge%28edge%5B0%5D%2C%20edge%5B1%5D%29%0A%0A%20%20%20%20def%20add_edge%28self%2C%20vet1%3A%20Vertex%2C%20vet2%3A%20Vertex%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20vet1%20not%20in%20self.adj_list%20or%20vet2%20not%20in%20self.adj_list%20or%20vet1%20%3D%3D%20vet2%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20ValueError%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet1%5D.append%28vet2%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet2%5D.append%28vet1%29%0A%0A%20%20%20%20def%20add_vertex%28self%2C%20vet%3A%20Vertex%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20vet%20in%20self.adj_list%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet%5D%20%3D%20%5B%5D%0A%0Adef%20graph_bfs%28graph%3A%20GraphAdjList%2C%20start_vet%3A%20Vertex%29%20-%3E%20list%5BVertex%5D%3A%0A%20%20%20%20res%20%3D%20%5B%5D%0A%20%20%20%20visited%20%3D%20set%5BVertex%5D%28%5Bstart_vet%5D%29%0A%20%20%20%20que%20%3D%20deque%5BVertex%5D%28%5Bstart_vet%5D%29%0A%20%20%20%20while%20len%28que%29%20%3E%200%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20vet%20%3D%20que.popleft%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20res.append%28vet%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20adj_vet%20in%20graph.adj_list%5Bvet%5D%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20adj_vet%20in%20visited%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20continue%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20que.append%28adj_vet%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20visited.add%28adj_vet%29%0A%20%20%20%20return%20res%0A%27Driver%20Code%27%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%27__main__%27%3A%0A%20%20%20%20v%20%3D%20vals_to_vets%28%5B0%2C%201%2C%202%2C%203%2C%204%5D%29%0A%20%20%20%20edges%20%3D%20%5B%5Bv%5B0%5D%2C%20v%5B1%5D%5D%2C%20%5Bv%5B0%5D%2C%20v%5B3%5D%5D%2C%20%5Bv%5B1%5D%2C%20v%5B2%5D%5D%2C%20%5Bv%5B1%5D%2C%20v%5B4%5D%5D%2C%20%5Bv%5B3%5D%2C%20v%5B4%5D%5D%5D%0A%20%20%20%20graph%20%3D%20GraphAdjList%28edges%29%0A%20%20%20%20del%20edges%0A%20%20%20%20res%20%3D%20graph_bfs%28graph%2C%20v%5B0%5D%29&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=131&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=from%20collections%20import%20deque%0A%0Aclass%20Vertex%3A%0A%0A%20%20%20%20def%20__init__%28self%2C%20val%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.val%20%3D%20val%0A%0Adef%20vals_to_vets%28vals%3A%20list%5Bint%5D%29%20-%3E%20list%5B%27Vertex%27%5D%3A%0A%20%20%20%20return%20%5BVertex%28val%29%20for%20val%20in%20vals%5D%0A%0Aclass%20GraphAdjList%3A%0A%0A%20%20%20%20def%20__init__%28self%2C%20edges%3A%20list%5Blist%5BVertex%5D%5D%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%20%3D%20dict%5BVertex%2C%20list%5BVertex%5D%5D%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20edge%20in%20edges%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_vertex%28edge%5B0%5D%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_vertex%28edge%5B1%5D%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_edge%28edge%5B0%5D%2C%20edge%5B1%5D%29%0A%0A%20%20%20%20def%20add_edge%28self%2C%20vet1%3A%20Vertex%2C%20vet2%3A%20Vertex%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20vet1%20not%20in%20self.adj_list%20or%20vet2%20not%20in%20self.adj_list%20or%20vet1%20%3D%3D%20vet2%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20ValueError%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet1%5D.append%28vet2%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet2%5D.append%28vet1%29%0A%0A%20%20%20%20def%20add_vertex%28self%2C%20vet%3A%20Vertex%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20vet%20in%20self.adj_list%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet%5D%20%3D%20%5B%5D%0A%0Adef%20graph_bfs%28graph%3A%20GraphAdjList%2C%20start_vet%3A%20Vertex%29%20-%3E%20list%5BVertex%5D%3A%0A%20%20%20%20res%20%3D%20%5B%5D%0A%20%20%20%20visited%20%3D%20set%5BVertex%5D%28%5Bstart_vet%5D%29%0A%20%20%20%20que%20%3D%20deque%5BVertex%5D%28%5Bstart_vet%5D%29%0A%20%20%20%20while%20len%28que%29%20%3E%200%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20vet%20%3D%20que.popleft%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20res.append%28vet%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20adj_vet%20in%20graph.adj_list%5Bvet%5D%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20adj_vet%20in%20visited%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20continue%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20que.append%28adj_vet%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20visited.add%28adj_vet%29%0A%20%20%20%20return%20res%0A%27Driver%20Code%27%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%27__main__%27%3A%0A%20%20%20%20v%20%3D%20vals_to_vets%28%5B0%2C%201%2C%202%2C%203%2C%204%5D%29%0A%20%20%20%20edges%20%3D%20%5B%5Bv%5B0%5D%2C%20v%5B1%5D%5D%2C%20%5Bv%5B0%5D%2C%20v%5B3%5D%5D%2C%20%5Bv%5B1%5D%2C%20v%5B2%5D%5D%2C%20%5Bv%5B1%5D%2C%20v%5B4%5D%5D%2C%20%5Bv%5B3%5D%2C%20v%5B4%5D%5D%5D%0A%20%20%20%20graph%20%3D%20GraphAdjList%28edges%29%0A%20%20%20%20del%20edges%0A%20%20%20%20res%20%3D%20graph_bfs%28graph%2C%20v%5B0%5D%29&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=131&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">Во весь экран &gt;</a></div></p>
</details>
<p>Код сравнительно абстрактен, поэтому рекомендуется сверяться с рисунками ниже для лучшего понимания.</p>
<p>Код сравнительно абстрактен, поэтому для лучшего понимания рекомендуется сопоставлять его с тем, что показано на рисунке 9-10.</p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="2:11"><input checked="checked" id="__tabbed_2_1" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_2" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_3" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_4" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_5" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_6" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_7" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_8" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_9" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_10" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_11" name="__tabbed_2" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_2_1">&lt;1&gt;</label><label for="__tabbed_2_2">&lt;2&gt;</label><label for="__tabbed_2_3">&lt;3&gt;</label><label for="__tabbed_2_4">&lt;4&gt;</label><label for="__tabbed_2_5">&lt;5&gt;</label><label for="__tabbed_2_6">&lt;6&gt;</label><label for="__tabbed_2_7">&lt;7&gt;</label><label for="__tabbed_2_8">&lt;8&gt;</label><label for="__tabbed_2_9">&lt;9&gt;</label><label for="__tabbed_2_10">&lt;10&gt;</label><label for="__tabbed_2_11">&lt;11&gt;</label></div>
<div class="tabbed-content">
<div class="tabbed-block">
@@ -4958,10 +4958,10 @@
<div class="admonition question">
<p class="admonition-title">Является ли последовательность обхода в ширину единственной?</p>
<p>Нет. Обход в ширину требует только соблюдения порядка "от ближнего к дальнему", <strong>а порядок обхода нескольких вершин на одинаковом расстоянии может произвольно меняться</strong>. Например, на рисунке 9-10 можно поменять местами порядок посещения вершин <span class="arithmatex">\(1\)</span> и <span class="arithmatex">\(3\)</span> , а вершины <span class="arithmatex">\(2\)</span>, <span class="arithmatex">\(4\)</span>, <span class="arithmatex">\(6\)</span> также можно переставлять произвольно.</p>
<p>Нет. Обход в ширину требует только соблюдения порядка «от ближнего к дальнему», <strong>а порядок обхода нескольких вершин на одинаковом расстоянии может произвольно меняться</strong>. Например, на рисунке 9-10 можно поменять местами порядок посещения вершин <span class="arithmatex">\(1\)</span> и <span class="arithmatex">\(3\)</span> , а вершины <span class="arithmatex">\(2\)</span>, <span class="arithmatex">\(4\)</span>, <span class="arithmatex">\(6\)</span> также можно переставлять произвольно.</p>
</div>
<h3 id="2">2. &nbsp; Анализ сложности<a class="headerlink" href="#2" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p><strong>Временная сложность</strong>: все вершины по одному разу помещаются в очередь и извлекаются из нее, что требует <span class="arithmatex">\(O(|V|)\)</span> времени; при обходе смежных вершин, поскольку граф неориентированный, все ребра будут посещены по <span class="arithmatex">\(2\)</span> раза, что требует <span class="arithmatex">\(O(2|E|)\)</span> времени; в сумме получается <span class="arithmatex">\(O(|V| + |E|)\)</span> .</p>
<p><strong>Временная сложность</strong>: все вершины по одному разу помещаются в очередь и извлекаются из нее, что требует <span class="arithmatex">\(O(|V|)\)</span> времени. При обходе смежных вершин, поскольку граф неориентированный, все ребра будут посещены по <span class="arithmatex">\(2\)</span> раза, что требует <span class="arithmatex">\(O(2|E|)\)</span> времени. В сумме получается <span class="arithmatex">\(O(|V| + |E|)\)</span> .</p>
<p><strong>Пространственная сложность</strong>: список <code>res</code> , хеш-множество <code>visited</code> и очередь <code>que</code> в худшем случае могут содержать до <span class="arithmatex">\(|V|\)</span> вершин, поэтому требуется <span class="arithmatex">\(O(|V|)\)</span> памяти.</p>
<h2 id="932">9.3.2 &nbsp; Обход в глубину<a class="headerlink" href="#932" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<p><strong>Обход в глубину - это способ обхода, при котором сначала идут до самого конца, а когда дальше идти нельзя, возвращаются назад</strong>. Как показано на рисунке 9-11, начиная с вершины в левом верхнем углу, мы выбираем некоторую смежную вершину текущей вершины, идем до упора, затем возвращаемся назад, снова идем до упора и так далее, пока не будут посещены все вершины.</p>
@@ -4969,7 +4969,7 @@
<p align="center"> Рисунок 9-11 &nbsp; Обход графа в глубину </p>
<h3 id="1_1">1. &nbsp; Реализация алгоритма<a class="headerlink" href="#1_1" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>Такой алгоритмический шаблон "дойти до конца и вернуться" обычно реализуется через рекурсию. Подобно обходу в ширину, в обходе в глубину мы также используем хеш-множество <code>visited</code> для записи уже посещенных вершин и тем самым избегаем повторного посещения.</p>
<p>Такой алгоритмический шаблон «дойти до конца и вернуться» обычно реализуется через рекурсию. Подобно обходу в ширину, в обходе в глубину мы также используем хеш-множество <code>visited</code> для записи уже посещенных вершин и тем самым избегаем повторного посещения.</p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="3:13"><input checked="checked" id="__tabbed_3_1" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_2" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_3" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_4" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_5" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_6" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_7" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_8" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_9" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_10" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_11" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_12" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_13" name="__tabbed_3" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_3_1">Python</label><label for="__tabbed_3_2">C++</label><label for="__tabbed_3_3">Java</label><label for="__tabbed_3_4">C#</label><label for="__tabbed_3_5">Go</label><label for="__tabbed_3_6">Swift</label><label for="__tabbed_3_7">JS</label><label for="__tabbed_3_8">TS</label><label for="__tabbed_3_9">Dart</label><label for="__tabbed_3_10">Rust</label><label for="__tabbed_3_11">C</label><label for="__tabbed_3_12">Kotlin</label><label for="__tabbed_3_13">Ruby</label></div>
<div class="tabbed-content">
<div class="tabbed-block">
@@ -5349,12 +5349,12 @@
<p><div style="height: 549px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=class%20Vertex%3A%0A%0A%20%20%20%20def%20__init__%28self%2C%20val%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.val%20%3D%20val%0A%0Adef%20vals_to_vets%28vals%3A%20list%5Bint%5D%29%20-%3E%20list%5B%27Vertex%27%5D%3A%0A%20%20%20%20return%20%5BVertex%28val%29%20for%20val%20in%20vals%5D%0A%0Aclass%20GraphAdjList%3A%0A%0A%20%20%20%20def%20__init__%28self%2C%20edges%3A%20list%5Blist%5BVertex%5D%5D%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%20%3D%20dict%5BVertex%2C%20list%5BVertex%5D%5D%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20edge%20in%20edges%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_vertex%28edge%5B0%5D%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_vertex%28edge%5B1%5D%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_edge%28edge%5B0%5D%2C%20edge%5B1%5D%29%0A%0A%20%20%20%20def%20add_edge%28self%2C%20vet1%3A%20Vertex%2C%20vet2%3A%20Vertex%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20vet1%20not%20in%20self.adj_list%20or%20vet2%20not%20in%20self.adj_list%20or%20vet1%20%3D%3D%20vet2%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20ValueError%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet1%5D.append%28vet2%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet2%5D.append%28vet1%29%0A%0A%20%20%20%20def%20add_vertex%28self%2C%20vet%3A%20Vertex%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20vet%20in%20self.adj_list%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet%5D%20%3D%20%5B%5D%0A%0Adef%20dfs%28graph%3A%20GraphAdjList%2C%20visited%3A%20set%5BVertex%5D%2C%20res%3A%20list%5BVertex%5D%2C%20vet%3A%20Vertex%29%3A%0A%20%20%20%20res.append%28vet%29%0A%20%20%20%20visited.add%28vet%29%0A%20%20%20%20for%20adjVet%20in%20graph.adj_list%5Bvet%5D%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20adjVet%20in%20visited%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20continue%0A%20%20%20%20%20%20%20%20dfs%28graph%2C%20visited%2C%20res%2C%20adjVet%29%0A%0Adef%20graph_dfs%28graph%3A%20GraphAdjList%2C%20start_vet%3A%20Vertex%29%20-%3E%20list%5BVertex%5D%3A%0A%20%20%20%20res%20%3D%20%5B%5D%0A%20%20%20%20visited%20%3D%20set%5BVertex%5D%28%29%0A%20%20%20%20dfs%28graph%2C%20visited%2C%20res%2C%20start_vet%29%0A%20%20%20%20return%20res%0A%27Driver%20Code%27%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%27__main__%27%3A%0A%20%20%20%20v%20%3D%20vals_to_vets%28%5B0%2C%201%2C%202%2C%203%2C%204%5D%29%0A%20%20%20%20edges%20%3D%20%5B%5Bv%5B0%5D%2C%20v%5B1%5D%5D%2C%20%5Bv%5B0%5D%2C%20v%5B3%5D%5D%2C%20%5Bv%5B1%5D%2C%20v%5B2%5D%5D%2C%20%5Bv%5B1%5D%2C%20v%5B4%5D%5D%2C%20%5Bv%5B3%5D%2C%20v%5B4%5D%5D%5D%0A%20%20%20%20graph%20%3D%20GraphAdjList%28edges%29%0A%20%20%20%20res%20%3D%20graph_dfs%28graph%2C%20v%5B0%5D%29&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=130&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=class%20Vertex%3A%0A%0A%20%20%20%20def%20__init__%28self%2C%20val%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.val%20%3D%20val%0A%0Adef%20vals_to_vets%28vals%3A%20list%5Bint%5D%29%20-%3E%20list%5B%27Vertex%27%5D%3A%0A%20%20%20%20return%20%5BVertex%28val%29%20for%20val%20in%20vals%5D%0A%0Aclass%20GraphAdjList%3A%0A%0A%20%20%20%20def%20__init__%28self%2C%20edges%3A%20list%5Blist%5BVertex%5D%5D%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%20%3D%20dict%5BVertex%2C%20list%5BVertex%5D%5D%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20edge%20in%20edges%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_vertex%28edge%5B0%5D%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_vertex%28edge%5B1%5D%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.add_edge%28edge%5B0%5D%2C%20edge%5B1%5D%29%0A%0A%20%20%20%20def%20add_edge%28self%2C%20vet1%3A%20Vertex%2C%20vet2%3A%20Vertex%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20vet1%20not%20in%20self.adj_list%20or%20vet2%20not%20in%20self.adj_list%20or%20vet1%20%3D%3D%20vet2%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20ValueError%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet1%5D.append%28vet2%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet2%5D.append%28vet1%29%0A%0A%20%20%20%20def%20add_vertex%28self%2C%20vet%3A%20Vertex%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20vet%20in%20self.adj_list%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self.adj_list%5Bvet%5D%20%3D%20%5B%5D%0A%0Adef%20dfs%28graph%3A%20GraphAdjList%2C%20visited%3A%20set%5BVertex%5D%2C%20res%3A%20list%5BVertex%5D%2C%20vet%3A%20Vertex%29%3A%0A%20%20%20%20res.append%28vet%29%0A%20%20%20%20visited.add%28vet%29%0A%20%20%20%20for%20adjVet%20in%20graph.adj_list%5Bvet%5D%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20adjVet%20in%20visited%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20continue%0A%20%20%20%20%20%20%20%20dfs%28graph%2C%20visited%2C%20res%2C%20adjVet%29%0A%0Adef%20graph_dfs%28graph%3A%20GraphAdjList%2C%20start_vet%3A%20Vertex%29%20-%3E%20list%5BVertex%5D%3A%0A%20%20%20%20res%20%3D%20%5B%5D%0A%20%20%20%20visited%20%3D%20set%5BVertex%5D%28%29%0A%20%20%20%20dfs%28graph%2C%20visited%2C%20res%2C%20start_vet%29%0A%20%20%20%20return%20res%0A%27Driver%20Code%27%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%27__main__%27%3A%0A%20%20%20%20v%20%3D%20vals_to_vets%28%5B0%2C%201%2C%202%2C%203%2C%204%5D%29%0A%20%20%20%20edges%20%3D%20%5B%5Bv%5B0%5D%2C%20v%5B1%5D%5D%2C%20%5Bv%5B0%5D%2C%20v%5B3%5D%5D%2C%20%5Bv%5B1%5D%2C%20v%5B2%5D%5D%2C%20%5Bv%5B1%5D%2C%20v%5B4%5D%5D%2C%20%5Bv%5B3%5D%2C%20v%5B4%5D%5D%5D%0A%20%20%20%20graph%20%3D%20GraphAdjList%28edges%29%0A%20%20%20%20res%20%3D%20graph_dfs%28graph%2C%20v%5B0%5D%29&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=130&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">Во весь экран &gt;</a></div></p>
</details>
<p>Алгоритмический процесс обхода в глубину показан на рисунках ниже.</p>
<p>Алгоритмический процесс обхода в глубину показан на рисунке 9-12.</p>
<ul>
<li><strong>Прямая пунктирная линия обозначает нисходящую рекурсию</strong> , то есть запуск нового рекурсивного метода для посещения новой вершины.</li>
<li><strong>Изогнутая пунктирная линия обозначает восходящую рекурсию</strong> , то есть данный рекурсивный метод завершился и управление вернулось туда, откуда он был вызван.</li>
</ul>
<p>Чтобы лучше понять алгоритм, рекомендуется совместить рисунки ниже с кодом и мысленно проследить весь процесс DFS, включая моменты запуска и возврата каждого рекурсивного вызова.</p>
<p>Чтобы лучше понять алгоритм, рекомендуется сопоставить код с тем, что показано на рисунке 9-12, и мысленно проследить весь процесс DFS, включая моменты запуска и возврата каждого рекурсивного вызова.</p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="4:11"><input checked="checked" id="__tabbed_4_1" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_2" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_3" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_4" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_5" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_6" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_7" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_8" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_9" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_10" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_11" name="__tabbed_4" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_4_1">&lt;1&gt;</label><label for="__tabbed_4_2">&lt;2&gt;</label><label for="__tabbed_4_3">&lt;3&gt;</label><label for="__tabbed_4_4">&lt;4&gt;</label><label for="__tabbed_4_5">&lt;5&gt;</label><label for="__tabbed_4_6">&lt;6&gt;</label><label for="__tabbed_4_7">&lt;7&gt;</label><label for="__tabbed_4_8">&lt;8&gt;</label><label for="__tabbed_4_9">&lt;9&gt;</label><label for="__tabbed_4_10">&lt;10&gt;</label><label for="__tabbed_4_11">&lt;11&gt;</label></div>
<div class="tabbed-content">
<div class="tabbed-block">
@@ -5397,10 +5397,10 @@
<div class="admonition question">
<p class="admonition-title">Является ли последовательность обхода в глубину единственной?</p>
<p>Как и в случае обхода в ширину, последовательность DFS тоже не является единственной. Для заданной вершины допустимо сначала углубиться в любое направление, то есть порядок смежных вершин может быть произвольным, и все такие варианты будут корректными обходами в глубину.</p>
<p>Если взять в качестве примера обход дерева, то варианты "корень <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> лево <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> право", "лево <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> корень <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> право" и "лево <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> право <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> корень" соответствуют прямому, симметричному и обратному обходам соответственно. Они показывают три разных приоритета обхода, но все они относятся к обходу в глубину.</p>
<p>Если взять в качестве примера обход дерева, то варианты «корень <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> лево <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> право», «лево <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> корень <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> право» и «лево <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> право <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> корень» соответствуют прямому, симметричному и обратному обходам соответственно. Они показывают три разных приоритета обхода, но все они относятся к обходу в глубину.</p>
</div>
<h3 id="2_1">2. &nbsp; Анализ сложности<a class="headerlink" href="#2_1" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p><strong>Временная сложность</strong>: все вершины будут посещены по <span class="arithmatex">\(1\)</span> разу, что требует <span class="arithmatex">\(O(|V|)\)</span> времени; все ребра будут посещены по <span class="arithmatex">\(2\)</span> раза, что требует <span class="arithmatex">\(O(2|E|)\)</span> времени; суммарно получается <span class="arithmatex">\(O(|V| + |E|)\)</span> .</p>
<p><strong>Временная сложность</strong>: все вершины будут посещены по <span class="arithmatex">\(1\)</span> разу, что требует <span class="arithmatex">\(O(|V|)\)</span> времени. Все ребра будут посещены по <span class="arithmatex">\(2\)</span> раза, что требует <span class="arithmatex">\(O(2|E|)\)</span> времени. Суммарно получается <span class="arithmatex">\(O(|V| + |E|)\)</span> .</p>
<p><strong>Пространственная сложность</strong>: число вершин в списке <code>res</code> и хеш-множестве <code>visited</code> в худшем случае достигает <span class="arithmatex">\(|V|\)</span> , максимальная глубина рекурсии тоже равна <span class="arithmatex">\(|V|\)</span> , поэтому требуется <span class="arithmatex">\(O(|V|)\)</span> памяти.</p>
<!-- Source file information -->
+6 -6
View File
@@ -4363,22 +4363,22 @@
<li>По сравнению с линейными отношениями (связный список) и отношениями разделения (дерево), сетевые отношения (граф) обладают большей свободой и потому более сложны.</li>
<li>Ребра ориентированного графа имеют направление, в связном графе любые вершины достижимы, а во взвешенном графе каждое ребро содержит переменную веса.</li>
<li>Матрица смежности использует матрицу для представления графа: каждая строка и каждый столбец соответствуют вершине, а элементы матрицы показывают, есть между двумя вершинами ребро или нет. Матрица смежности эффективна в операциях добавления, удаления, поиска и изменения, но расходует больше памяти.</li>
<li>Список смежности использует несколько списков для представления графа; <span class="arithmatex">\(i\)</span>-й список соответствует вершине <span class="arithmatex">\(i\)</span> и хранит все ее смежные вершины. По сравнению с матрицей смежности список смежности экономит пространство, но для поиска ребра в нем приходится обходить список, поэтому по времени он уступает.</li>
<li>Список смежности использует несколько списков для представления графа. <span class="arithmatex">\(i\)</span>-й список соответствует вершине <span class="arithmatex">\(i\)</span> и хранит все ее смежные вершины. По сравнению с матрицей смежности список смежности экономит пространство, но для поиска ребра в нем приходится обходить список, поэтому по времени он уступает.</li>
<li>Когда списки в списке смежности становятся слишком длинными, их можно преобразовать в красно-черное дерево или хеш-таблицу, чтобы повысить эффективность поиска.</li>
<li>С точки зрения алгоритмической идеи матрица смежности отражает принцип "обмена пространства на время", а список смежности - принцип "обмена времени на пространство".</li>
<li>С точки зрения алгоритмической идеи матрица смежности отражает принцип «обмена пространства на время», а список смежности - принцип «обмена времени на пространство».</li>
<li>Графы можно использовать для моделирования различных реальных систем, таких как социальные сети, линии метро и так далее.</li>
<li>Дерево является частным случаем графа, а обход дерева - частным случаем обхода графа.</li>
<li>Обход графа в ширину представляет собой способ поиска, который расширяется от ближнего к дальнему и обычно реализуется с помощью очереди.</li>
<li>Обход графа в глубину представляет собой способ поиска, который сначала идет до самого конца, а затем возвращается назад, когда путь исчерпан; обычно он реализуется на основе рекурсии.</li>
<li>Обход графа в глубину представляет собой способ поиска, который сначала идет до самого конца, а затем возвращается назад, когда путь исчерпан. Обычно он реализуется на основе рекурсии.</li>
</ul>
<h3 id="2-q-a">2. &nbsp; Q &amp; A<a class="headerlink" href="#2-q-a" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p><strong>Q</strong>: Что считается путем: последовательность вершин или последовательность ребер?</p>
<p>Определение в разных языковых версиях Википедии различается: в английской версии путь определяется как "последовательность ребер", а в русской версии - как "последовательность вершин". В английской версии исходная формулировка выглядит так: In graph theory, a path in a graph is a finite or infinite sequence of edges which joins a sequence of vertices.</p>
<p>Определение в разных языковых версиях Википедии различается: в английской версии путь определяется как «последовательность ребер», а в русской версии - как «последовательность вершин». В английской версии исходная формулировка выглядит так: In graph theory, a path in a graph is a finite or infinite sequence of edges which joins a sequence of vertices.</p>
<p>В этой книге путь рассматривается как последовательность ребер, а не как последовательность вершин. Причина в том, что между двумя вершинами может существовать несколько ребер, и в таком случае каждому ребру соответствует свой путь.</p>
<p><strong>Q</strong>: Есть ли в несвязном графе вершины, до которых нельзя дойти?</p>
<p>В несвязном графе, начиная из некоторой вершины, по крайней мере одна вершина оказывается недостижимой. Чтобы обойти весь несвязный граф, нужно задать несколько стартовых точек и обойти все связные компоненты графа.</p>
<p><strong>Q</strong>: Есть ли требования к порядку вершин в списке "всех вершин, соединенных с данной вершиной" в списке смежности?</p>
<p>Порядок может быть произвольным. Но на практике может понадобиться сортировка по определенному правилу, например по порядку добавления вершин или по возрастанию значений вершин; это помогает быстро находить вершины с некоторым экстремальным свойством.</p>
<p><strong>Q</strong>: Есть ли требования к порядку вершин в списке «всех вершин, соединенных с данной вершиной» в списке смежности?</p>
<p>Порядок может быть произвольным. Но на практике может понадобиться сортировка по определенному правилу, например по порядку добавления вершин или по возрастанию значений вершин. Это помогает быстро находить вершины с некоторым экстремальным свойством.</p>
<!-- Source file information -->