Question

假设我实现了这样的迭代DFS的简单版本：

import sys
import traceback


def dfs(graph, start):
    visited, stack = [], [start]
    while stack:
        node = stack.pop()

        if node not in visited:
            visited.append(node)
            childs = reversed(graph.get(node, list()))
            stack.extend([item for item in childs if item not in visited])

    return visited

if __name__ == "__main__":
    graphs = [
        {
            'A': ['B', 'C'],
            'B': ['D']
        }
    ]

    for i, g in enumerate(graphs):
        try:
            print "{0}Graph {1}{2}".format('-' * 40, i, '-' * 33)

            for f in [dfs]:
                print f.__name__, '-->', f(g, 'A')
                print '-' * 80
        except Exception as e:
            print "Exception in user code: {0}".format(e)
            print '-' * 60
            traceback.print_exc(file=sys.stdout)
            print '-' * 60

以上代码段的输出是：

----------------------------------------Graph 0---------------------------------
dfs --> ['A', 'B', 'D', 'C']
--------------------------------------------------------------------------------

现在，我正在试图弄清楚如何获得以下输出（而不是运行节点的方法只是打印很好）：

A_start, B_start, D_start, D_end, B_end, A_middle, C_start, C_end, A_end

* _ middle只会在子节点执行之间执行。例如，如果一个节点没有任何子节点，或者只有一个节点，则它永远不会被执行。这就是为什么我的所需输出在上面的例子中只有A_middle（没有B_middle，C_middle，D_middle）。

我该怎么做？

修改

试图找到问题的递归解决方案：

def dfs(graph, node):
    if node not in graph:
        return

    print '{0}_start'.format(node)

    for i, node in enumerate(graph[node]):
        if i > 0:
            print '{0}_middle'.format(node)

        dfs(graph, node)

    print '{0}_end'.format(node)

if __name__ == "__main__":
    graphs = [
        {
            'A': ['B', 'C'],
            'B': ['D']
        }
    ]

    for i, g in enumerate(graphs):
        try:
            print "{0}Graph {1}{2}".format('-' * 40, i, '-' * 33)

            for f in [dfs]:
                print f.__name__, '-->'
                f(g, 'A')
                print '-' * 80
        except Exception as e:
            print "Exception in user code: {0}".format(e)
            print '-' * 60
            traceback.print_exc(file=sys.stdout)
            print '-' * 60

会给我错误的输出：

----------------------------------------Graph 0---------------------------------
dfs -->
A_start
B_start
D_end
C_middle
C_end
--------------------------------------------------------------------------------

Answer 1

你真的很接近你的递归尝试。
我为我做的小调整添加了评论。

import sys, traceback

def dfs(graph, node):
    print '{0}_start'.format(node)  # need this right at the top
    if node not in graph:
        print '{0}_end'.format(node)  # need to record the end if we can't find
        return

    for i, nd in enumerate(graph[node]):  # need a different `node` variable here!!!
        if i > 0:
            print '{0}_middle'.format(node)

        dfs(graph, nd)

    print '{0}_end'.format(node)

if __name__ == "__main__":
    graphs = [
        {
            'A': ['B', 'C'],
            'B': ['D']
        }
    ]

    for i, g in enumerate(graphs):
        try:
            print "{0}Graph {1}{2}".format('-' * 40, i, '-' * 33)

            for f in [dfs]:
                print f.__name__, '-->'
                f(g, 'A')
                print '-' * 80
        except Exception as e:
            print "Exception in user code: {0}".format(e)
            print '-' * 60
            traceback.print_exc(file=sys.stdout)
            print '-' * 60

这会产生您正在寻找的输出。

Answer 2

正如其他答案所示，当前递归代码的主要问题是基本情况：

if node not in graph:
    return

当节点中没有子节点时，这会错误地跳过输出。摆脱这些行，只需在enumerate(graph.get(start, []))循环中使用enumerate(graph[start])而不是for，它应该可以正常工作。

使迭代代码工作变得复杂得多。尝试它的一种方法是将2元组推入堆栈。第一个值将是一个节点，如前所述，但第二个值将是节点的前任（因此我们可以为父节点打印middle消息），或None表示我们需要打印节点的end标记。

然而，跟踪已访问的节点会变得更复杂一些。我使用从节点到整数的字典映射，而不是单个节点列表。不存在的值意味着尚未访问该节点。一个意味着已访问该节点并且已打印了它的start消息。 2表示已访问过至少一个节点的子节点，并且每个其他子节点应代表父节点打印middle消息。 3表示已打印end消息。

def dfs(graph, start):
    visited = {}
    stack = [(start, "XXX_THIS_NODE_DOES_NOT_EXIST_XXX")]
    while stack:
        node, parent = stack.pop()
        if parent is None:
            if visited[node] < 3:
                print "{}_end".format(node)
            visited[node] = 3

        elif node not in visited:
            if visited.get(parent) == 2:
                print "{}_middle".format(parent)
            elif visited.get(parent) == 1:
                visited[parent] = 2

            print "{}_start".format(node)
            visited[node] = 1
            stack.append((node, None))
            for child in reversed(graph.get(node, [])):
                if child not in visited:
                    stack.append((child, node))

因为我在visited使用字典，所以最后返回它可能不合适，所以我删除了return语句。我认为如果您真的想要使用collections.OrderedDict而非普通dict并返回其keys()，则可以恢复它。

Answer 3

我怀疑这样做你想要的。

graphs = [
        {
            'A': ['B', 'C'],
            'B': ['D']
        }
    ]

def dfs(graph, start):
    print '{}_start'.format(start)
    try:
        for child in graph[start]:
            dfs(graph, child)
            print '{}_middle'.format(start)
    except KeyError:
        # We found a leaf node, it has no children.
        pass
    print '{}_end'.format(start)   

# Test it for one graph
dfs(graphs[0], 'A')

# Output:

# A_start
# B_start
# D_start
# D_end
# B_middle
# B_end
# A_middle
# C_start
# C_end
# A_middle
# A_end

如何使用DFS了解节点执行（前，中，后调用）

3 个答案: