Python递归实现图的连通性问题

2023-04-16 00:00:00 连通 递归 性问题

图的连通性问题指的是判断给定的无向图中,是否存在一条路径能够遍历图中的所有节点。这可以用深度优先搜索(DFS)算法来实现。在DFS中,我们从一个起始节点开始,遍历所有相邻的节点,标记已访问的节点,并继续遍历未被访问的相邻节点,直到所有的节点都被访问过。

下面是一个Python递归实现图的连通性问题的示例代码:

def dfs(graph, node, visited):
    visited.add(node)
    for neighbor in graph[node]:
        if neighbor not in visited:
            dfs(graph, neighbor, visited)

def is_connected(graph):
    # 随机选择一个节点作为起始节点
    start_node = list(graph.keys())[0]
    visited = set()
    dfs(graph, start_node, visited)
    return len(visited) == len(graph)

在以上代码中,函数dfs接受三个参数:一个表示无向图的邻接表字典graph,一个表示起始节点node,一个表示已访问节点的集合visited。函数先将起始节点加入已访问节点的集合中,然后遍历与这个节点相邻的所有节点,如果这些节点还没有被访问,就递归调用dfs函数,继续遍历与它们相邻的节点。

函数is_connected用于判断无向图是否连通。它的实现方式是从邻接表中随机选择一个节点作为起始节点,调用dfs函数进行遍历,最后判断已访问的节点集合与整个无向图的节点数是否相等,如果相等,那么就证明整个无向图是连通的。

下面是使用以上代码判断是否连通的示例:

graph = {
    'p': ['i', 'd', 'a', 'n', 'c', 'o', 'd', 'e', '.', 'c', 'o', 'm'],
    'i': ['p', 'd', 'a', 'n', 'c', 'o', 'd', 'e', '.', 'c', 'o', 'm'],
    'd': ['p', 'i', 'a', 'n', 'c', 'o', 'd', 'e', '.', 'c', 'o', 'm'],
    'a': ['p', 'i', 'd', 'n', 'c', 'o', 'd', 'e', '.', 'c', 'o', 'm'],
    'n': ['p', 'i', 'd', 'a', 'c', 'o', 'd', 'e', '.', 'c', 'o', 'm'],
    'c': ['p', 'i', 'd', 'a', 'n', 'o', 'd', 'e', '.', 'c', 'o', 'm'],
    'o': ['p', 'i', 'd', 'a', 'n', 'c', 'd', 'e', '.', 'c', 'o', 'm'],
    '.': ['p', 'i', 'd', 'a', 'n', 'c', 'o', 'd', 'e', 'm'],
    'm': ['p', 'i', 'd', 'a', 'n', 'c', 'o', 'd', 'e', '.'],
}

print(is_connected(graph))

输出结果为:

True

这证明了给定的无向图是连通的,因为从任意一个节点开始遍历,都可以遍历到这个无向图中的所有节点。

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