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广度优先搜索(Breadth-First Search,简称BFS)是一种用于遍历或搜索树、图等数据结构的基础算法。其核心思想是逐层探索节点,即先访问起始节点的所有相邻节点,再依次访问这些相邻节点的相邻节点,以此类推。
BFS算法通常借助队列数据结构来实现。首先将起始节点放入队列,然后重复以下步骤直到队列为空:取出队列中的第一个节点,访问该节点并将其所有未访问过的相邻节点加入队列末尾。这种先进先出的处理顺序保证了节点是按照距离起始节点的层级顺序被访问的。
BFS在实际应用中具有重要价值,特别是在寻找无权图中的最短路径问题时表现优异。例如在社交网络中寻找两个人之间的最短连接路径,或者在迷宫中寻找从起点到终点的最短路线。此外,BFS还可用于网络爬虫的网页抓取策略、垃圾收集算法中的可达性分析等场景。
与深度优先搜索相比,BFS能够保证找到的路径是最短的,但需要消耗更多的内存空间来存储中间状态。在实际应用中,开发者需要根据具体问题的特点来选择合适的搜索策略。