可视化广度优先搜索和深度优先搜索

打开脚本

此示例说明如何定义这样的函数：该函数通过突出显示图的节点和边来显示 bfsearch 和 dfsearch 的可视化结果。

创建并绘制一个有向图。

s = [1 2 3 3 3 3 4 5 6 7 8 9 9 9 10];
t = [7 6 1 5 6 8 2 4 4 3 7 1 6 8 2];
G = digraph(s,t);
plot(G)

对该图执行深度优先搜索。指定 'allevents' 以便在算法中返回所有事件。此外，将 Restart 指定为 true 以确保搜索会访问图中的每个节点。

T = dfsearch(G, 1, 'allevents', 'Restart', true)

T =

  38×4 table

         Event          Node       Edge       EdgeIndex
    ________________    ____    __________    _________

    startnode             1     NaN    NaN       NaN   
    discovernode          1     NaN    NaN       NaN   
    edgetonew           NaN       1      7         1   
    discovernode          7     NaN    NaN       NaN   
    edgetonew           NaN       7      3        10   
    discovernode          3     NaN    NaN       NaN   
    edgetodiscovered    NaN       3      1         3   
    edgetonew           NaN       3      5         4   
    discovernode          5     NaN    NaN       NaN   
    edgetonew           NaN       5      4         8   
    discovernode          4     NaN    NaN       NaN   
    edgetonew           NaN       4      2         7   
    discovernode          2     NaN    NaN       NaN   
    edgetonew           NaN       2      6         2   
    discovernode          6     NaN    NaN       NaN   
    edgetodiscovered    NaN       6      4         9   
    finishnode            6     NaN    NaN       NaN   
    finishnode            2     NaN    NaN       NaN   
    finishnode            4     NaN    NaN       NaN   
    finishnode            5     NaN    NaN       NaN   
    edgetofinished      NaN       3      6         5   
    edgetonew           NaN       3      8         6   
    discovernode          8     NaN    NaN       NaN   
    edgetodiscovered    NaN       8      7        11   
    finishnode            8     NaN    NaN       NaN   
    finishnode            3     NaN    NaN       NaN   
    finishnode            7     NaN    NaN       NaN   
    finishnode            1     NaN    NaN       NaN   
    startnode             9     NaN    NaN       NaN   
    discovernode          9     NaN    NaN       NaN   
    edgetofinished      NaN       9      1        12   
    edgetofinished      NaN       9      6        13   
    edgetofinished      NaN       9      8        14   
    finishnode            9     NaN    NaN       NaN   
    startnode            10     NaN    NaN       NaN   
    discovernode         10     NaN    NaN       NaN   
    edgetofinished      NaN      10      2        15   
    finishnode           10     NaN    NaN       NaN

表 T 中的值对可视化搜索很有用。函数 visualize_search.m 展示了一种方法，使用通过 bfsearch 和 dfsearch 执行的搜索的结果，根据事件表 T 突出显示图中的节点和边。该函数在算法中的每一步执行前都会暂停，这样您就可以通过按任意键缓慢地逐步执行搜索。

将 visualize_search.m 保存在当前文件夹中。

function visualize_search(G,t)
% G is a graph or digraph object, and t is a table resulting from a call to
% BFSEARCH or DFSEARCH on that graph.
%
% Example inputs: G = digraph([1 2 3 3 3 3 4 5 6 7 8 9 9 9 10], ...
%     [7 6 1 5 6 8 2 4 4 3 7 1 6 8 2]);
% t = dfsearch(G, 1, 'allevents', 'Restart', true);

% Copyright 1984-2019 The MathWorks, Inc.

isundirected = isa(G, 'graph');
if isundirected
    % Replace graph with corresponding digraph, because we need separate
    % edges for both directions
    [src, tgt] = findedge(G);
    G = digraph([src; tgt], [tgt; src], [1:numedges(G), 1:numedges(G)]);
end

h = plot(G,'NodeColor',[0.5 0.5 0.5],'EdgeColor',[0.5 0.5 0.5], ...
    'EdgeLabelMode', 'auto');

for ii=1:size(t,1)
    switch t.Event(ii)
        case 'startnode'
            highlight(h,t.Node(ii),'MarkerSize',min(h.MarkerSize)*2);
        case 'discovernode'
            highlight(h,t.Node(ii),'NodeColor','r');
        case 'finishnode'
            highlight(h,t.Node(ii),'NodeColor','k');
        otherwise
            if isundirected
                a = G.Edges.Weight;
                b = t.EdgeIndex(ii);
                edgeind = intersect(find(a == b),...
                    findedge(G,t.Edge(ii,1),t.Edge(ii,2)));
            else
                edgeind = t.EdgeIndex(ii);
            end
            switch t.Event(ii)
                case 'edgetonew'
                    highlight(h,'Edges',edgeind,'EdgeColor','b');
                case 'edgetodiscovered'
                    highlight(h,'Edges',edgeind,'EdgeColor',[0.8 0 0.8]);
                case 'edgetofinished'
                    highlight(h,'Edges',edgeind,'EdgeColor',[0 0.8 0]);
            end
    end
    
    nodeStr = t.Node;
    if isnumeric(nodeStr)
        nodeStr = num2cell(nodeStr);
        nodeStr = cellfun(@num2str, nodeStr, 'UniformOutput', false);
    end
    
    edgeStr = t.Edge;
    if isnumeric(edgeStr)
        edgeStr = num2cell(edgeStr);
        edgeStr = cellfun(@num2str, edgeStr, 'UniformOutput', false);
    end
    
    if ~isnan(t.Node(ii))
        title([char(t{ii, 1}) ' on Node ' nodeStr{ii}]);
    else
        title([char(t{ii, 1}) ' on Edge (' edgeStr{ii, 1} ', '...
            edgeStr{ii, 2},') with edge index ' sprintf('%d ', t{ii, 4})]);
    end
    
    disp('Strike any key to continue...')
    pause
end
disp('Done.')
close all

使用以下命令对图 G 和搜索结果 T 运行 visualize_search.m：

  visualize_search(G,T)

该图一开始全为灰色，然后每次您按一个键，就会出现一条新的搜索结果。根据以下命令高亮显示搜索结果：

  • 'startnode' - 起始节点的大小变大。

  • 'discovernode' - 节点在被发现后变成红色。

  • 'finishnode' - 节点在完成后变成黑色。

  • 'edgetonew' - 通向未发现的节点的边变成蓝色。

  • 'edgetodiscovered' - 通向已发现的节点的边变成品红色。

  • 'edgetofinished' - 通向已完成的节点的边变成绿色。

下面的 .gif 动画展示当您步进 visualize_search.m 的结果时所看到的内容。

另请参阅

| | |

主题