너비 우선 탐색(Breath First Search)
그래프를 정점과 간선 집합으로 표현 [C++ 소스]
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//Edge.h
#pragma once
class Edge
{
int vt1;
int vt2;
public:
Edge(int vt1,int vt2);
bool Exist(int vt)const;
bool Exist(int vt1, int vt2)const;
int Other(int vt)const;
void View()const;
};
//Edge.cpp
#include "Edge.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Edge::Edge(int vt1,int vt2)
{
this->vt1 = vt1;
this->vt2 = vt2;
}
bool Edge::Exist(int vt)const
{
return (vt1 == vt)||(vt2==vt);
}
bool Edge::Exist(int vt1, int vt2)const
{
return Exist(vt1) && Exist(vt2);
}
int Edge::Other(int vt)const
{
if(vt1 == vt)
{
return vt2;
}
if(vt2 == vt)
{
return vt1;
}
return -1;
}
void Edge::View()const
{
cout<<"("<<vt1<<","<<vt2<<")";
}
//Graph.h
#pragma once
#include "Edge.h"
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
typedef vector<int> Vertexs;
typedef Vertexs::iterator VIter;
typedef Vertexs::const_iterator CVIter;
typedef vector<Edge *> Edges;
typedef Edges::iterator EIter;
typedef Edges::const_iterator CEIter;
class Graph
{
Vertexs vertexs;
Edges edges;
public:
~Graph(void);
bool AddVertex(int vt);
bool Exist(int vt)const;
bool AddEdge(int vt1, int vt2);//간선 추가
bool Exist(int vt1,int vt2)const;
void ViewNeighbors()const;
void ViewNeighbor(int vt)const;
Vertexs FindNeighbors(int vt);
};
//Graph.cpp
#include "Graph.h"
#include <string.h>
#include <algorithm>
Graph::~Graph(void)
{
EIter seek = edges.begin();
EIter last = edges.end();
for( ;seek != last; ++seek)
{
delete (*seek);//간선 소멸
}
}
bool Graph::AddVertex(int vt)
{
if(Exist(vt))
{
return false;
}
vertexs.push_back(vt);
return true;
}
bool Graph::Exist(int vt)const
{
return find(vertexs.begin(),vertexs.end(),vt) != vertexs.end();
}
bool Graph::AddEdge(int vt1, int vt2)//간선 추가
{
if(Exist(vt1)&&Exist(vt2))
{
if(Exist(vt1,vt2))
{
return false;
}
edges.push_back(new Edge(vt1,vt2));
return true;
}
return false;
}
bool Graph::Exist(int vt1,int vt2)const
{
CEIter seek = edges.begin();
CEIter last = edges.end();
for( ;seek != last; ++seek)
{
if((*seek)->Exist(vt1,vt2))
{
return true;
}
}
return false;
}
void Graph::ViewNeighbors()const
{
cout<<"=== 이웃 정점 ==="<<endl;
CVIter seek = vertexs.begin();
CVIter last = vertexs.end();
for( ;seek != last; ++seek)
{
cout<<(*seek)<<"의 이웃: ";
ViewNeighbor(*seek);//i정점의 이웃 보여주기
}
cout<<endl;
}
void Graph::ViewNeighbor(int vt)const
{
CEIter seek = edges.begin();
CEIter last = edges.end();
for( ;seek != last; ++seek)
{
if((*seek)->Exist(vt))
{
cout<<(*seek)->Other(vt)<<" ";
}
}
cout<<endl;
}
Vertexs Graph::FindNeighbors(int vt)
{
Vertexs neighbors;
EIter seek = edges.begin();
EIter last = edges.end();
for( ;seek != last; ++seek)
{
if((*seek)->Exist(vt))
{
neighbors.push_back((*seek)->Other(vt));
}
}
return neighbors;
}
//Heuristic.h
#pragma once
#include "Graph.h"
#include <vector>
using namespace std;
typedef vector<int> Foots;
typedef Foots::iterator FIter;
typedef Foots::const_iterator CFIter;
class Heuristic;
typedef vector<Heuristic *> Heues;
typedef Heues::iterator HIter;
typedef Heues::const_iterator CHIter;
class Heuristic
{
Graph *graph;
int goal;
Foots foots;
public:
Heuristic(Graph *graph, int start,int goal);
Heues EnumNext();
bool IsGoal()const;
void View()const;
private:
Heuristic(const Heuristic *bheu,int vt);
};
//Heuristic.cpp
#include "Heuristic.h"
#include <algorithm>
Heuristic::Heuristic(Graph *graph,int start,int goal)
{
this->graph = graph;
foots.push_back(start);
this->goal = goal;
}
Heues Heuristic::EnumNext()
{
Heues nheues;
int last_foot = (*foots.rbegin());//가장 최근에 방문한 정점
Vertexs neighbors = graph->FindNeighbors(last_foot);//마지막 방문 정점의 이웃하는 정점을 구함
FIter seek = neighbors.begin();
FIter last = neighbors.end();
for( ;seek != last; ++seek)
{
if(find(foots.begin(), foots.end(),*seek) == foots.end())//방문한 적이 없으면
{
nheues.push_back(new Heuristic(this,*seek));//*seek를 추가 방문하는 새로운 경험을 생성
}
}
return nheues;
}
bool Heuristic::IsGoal()const
{
return (*foots.rbegin()) == goal;
}
void Heuristic::View()const
{
cout<<"Foots: ";
CFIter seek = foots.begin();
CFIter last = foots.end();
for( ;seek != last; ++seek)
{
cout<<(*seek)<<" ";
}
cout<<endl;
}
Heuristic::Heuristic(const Heuristic *bheu,int vt)
{
this->graph = bheu->graph;
foots = bheu->foots;
this->goal = bheu->goal;
foots.push_back(vt);//vt를 방문한 행적에 추가
}
//Program.cpp
#include "Heuristic.h"
#include <queue>
using namespace std;
int main()
{
Graph *graph = new Graph();//그래프 동적 생성
for(int i = 0; i<8; i++)
{
graph->AddVertex(i);
}
graph->AddEdge(0, 1);//간선 추가
graph->AddEdge(0, 2);//간선 추가
graph->AddEdge(1, 2);//간선 추가
graph->AddEdge(1, 3);//간선 추가
graph->AddEdge(2, 4);//간선 추가
graph->AddEdge(3, 6);//간선 추가
graph->AddEdge(4, 5);//간선 추가
graph->AddEdge(4, 6);//간선 추가
graph->AddEdge(4, 7);//간선 추가
graph->AddEdge(6, 8);//간선 추가
graph->ViewNeighbors();
queue<Heuristic *> hq;
Heuristic *heu = new Heuristic(graph,0,8);//초기 경험 정보를 생성
hq.push(heu);//큐에 보관
while(hq.empty() == false) //반복(큐가 비어 있지 않다면)
{
heu = hq.front();//큐에서 경험 정보 꺼내옮
hq.pop();
//if(heu->IsGoal())//목적지에 도달하면
//{
// cout<<"===== 솔루션 ";
//}
//else
//{
cout<<"찾는중 ";
//}
heu->View();
Heues nheues = heu->EnumNext();//큐에서 꺼내온 경험 정보에서 다음 경험 목록 조사
HIter seek = nheues.begin();
HIter last = nheues.end();
for( ;seek != last; ++seek)//반복(다음 경험 목록을 순차적으로 반복)
{
if((*seek)->IsGoal())//목적지에 도달하면
{
cout<<"===== 솔루션 ";
(*seek)->View();
delete (*seek);
}
else
{
hq.push(*seek);//큐에 보관
}
}
delete heu;
}
return 0;
}
다음은 코드에서 사용한 그래프입니다.
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