notes/school/di-ma/20181114_3-tiefensuche.md

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2019-01-28 20:58:59 +01:00
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title: Tiefensuche
date: 2018-11-14
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Andere Art einen Spannbaum zu finden.
**Idee**: Starte bei einem Startknoten und laufe im Graphen soweit wie möglich
(ohne Knotenwiederholung).
Zwei Änderungen gegenüber Breitensuche:
i) Stack statt Queue
i) Wir bearbeiten zuerst nur einen Nachbarn
# Algorithmus (Tiefensuche)
**Eingabe**: $G=(V,E)$ und $s \in V$
i) $pred[v] = NIL, \forall v \in V$
i) $S \leftarrow new Stack()$
i) $S.push(s)$
i) `while (!`$S.isEmpty()$`)`
a) $v \leftarrow S.pop()$
a) falls $\exists u \in \Gamma(v) \setminus \{s\}, pred[u] == NIL$
* $pred[u] = v$
* $S.push(v)$
* $S.push(u)$
**Ausgabe**: $pred[v], \forall v \in V$
**Beispiel**: Tiefensuche (Startknoten $A$)
![Graph](20181114_3-dfs.png)
| $v$ | A | B | C | D | E | F |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| $pred[v]$ | $\emptyset$ | C | A | B | D | E |
| Stack |
| --- |
| ~~F~~ |
| ~~E~~ |
| ~~E~~ |
| ~~D~~ |
| ~~D~~ |
| ~~B~~ |
| ~~B~~ |
| ~~C~~ |
| ~~C~~ |
| ~~A~~ |
| ~~A~~ |
| S |
# Satz (Spannbaum Erzeugung)
Bei Eingabe eines zusammenhängenden Graphen $G=(V,E)$ liefert Algorithmus
Tiefensuche einen Spannbaum $T=(V,E)$ mit $E' = \{ \{u,pred[u]\} | u \in V
\setminus \{s\} \}$ von $G$ in Laufzeit $O(|V| + |E|)$
# Beweis
Analog zur Breitensuche