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c++如何实现图的深度优先搜索_c++ DFS算法代码【算法】

大伟小哥_8977

大伟小哥_8977

发布时间:2026-02-03 15:04:07

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来源于php中文网

原创

最简DFS遍历用std::vector邻接表和递归实现,核心是visited数组防重访、递归访问未访邻点;图不连通时需遍历所有起点调用DFS。

c++如何实现图的深度优先搜索_c++ dfs算法代码【算法】

用 std::vector 和递归写最简 DFS 遍历

标准 DFS 的核心是“走到不能走为止,再回退”。C++ 里用邻接表 + 递归最直观,不需要手动维护栈。关键点不是写得短,而是避免重复访问和栈溢出。

  • 图用 std::vector<:vector>></:vector> 存储,graph[u] 是节点 u 的所有邻接点
  • 必须用 std::vector<bool></bool> 记录访问状态,不能靠节点值是否为 -1 或 0 来判断(数值可能合法)
  • 递归函数参数只需传当前节点 u,无需传父节点(无向图需额外处理环,但基础 DFS 不需要)
  • 如果图不连通,主逻辑要遍历所有未访问节点调用 DFS,不能只从 0 开始
void dfs(int u, const vector<vector<int>>& graph, vector<bool>& visited) {
    visited[u] = true;
    for (int v : graph[u]) {
        if (!visited[v]) {
            dfs(v, graph, visited);
        }
    }
}

非递归 DFS 必须用 stack 模拟调用栈

递归 DFS 在深图上容易爆栈(比如链状图 1→2→3→…→10⁵),这时必须手写栈。注意:非递归版本的访问顺序和递归版一致,但“何时标记已访问”有坑。

  • 错误做法:在 pop() 后才设 visited[u] = true → 同一节点可能被多次压入栈
  • 正确做法:在 push() 前就标记 visited[u] = true,确保每个节点只入栈一次
  • 压栈顺序影响遍历路径(比如先压右子节点还是左子节点),但不影响连通性判断
  • 用 std::stack<int></int> 即可,不必存额外信息;若需记录深度或父节点,才扩展为 struct
void dfs_iterative(int start, const vector<vector<int>&gt& graph, vector<bool>& visited) {
    stack<int> st;
    visited[start] = true;
    st.push(start);
    while (!st.empty()) {
        int u = st.top(); st.pop();
        for (int v : graph[u]) {
            if (!visited[v]) {
                visited[v] = true;
                st.push(v);
            }
        }
    }
}

DFS 判环时无向图和有向图处理方式不同

单纯遍历不关心环,但做拓扑排序、强连通分量或检测图类型时,环检测是刚需。无向图和有向图的 DFS 环判定逻辑完全不同,混用会漏判或误判。

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

下载
  • 无向图:跳过「父节点」即可。递归时传 parent 参数,遇到未访问邻居且不是父节点,就成环
  • 有向图:必须用三色标记法(unvisited/visiting/visited),仅靠 visited 数组无法区分跨分支边和回边
  • 错误示例:对有向图只用二值 visited,把 A→B→C→A 里的 C→A 当成已访问而忽略,实际是环
  • 三色法中,遇到 visiting 状态的节点即存在环,此时可提前返回

用 DFS 求连通分量数量或最大连通块大小

这是 DFS 最常见的变体应用。核心不是改算法结构,而是调整「计数时机」和「作用域」。

立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;

  • 每次新进入未访问节点就启动一次 DFS,调用次数 = 连通分量数
  • 在递归 DFS 内部用局部变量累加当前连通块大小,返回该值;主循环中取最大值
  • 不要在全局变量里累加——多个连通块会互相污染
  • 若图是带权的(如节点有权重),把累加对象换成权重和即可,逻辑不变
  • 注意:节点编号不一定从 0 连续,要用 map<int bool></int> 替代 vector<bool></bool>,否则越界
DFS 的边界细节比想象中多:邻接表初始化是否包含自环、输入是否有重边、图是 0-indexed 还是 1-indexed、是否要求输出路径而非仅判断可达——这些都会让同一份模板代码在不同题目里失效。

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