广度优先搜索(BFS)算法的空间复杂度

根据《人工智能现代方法》 – Stuart J. Russell 和 Peter Norvig(第四版),BFS的空间复杂度为O(b^d),其中’b’是分支因子,’d’是深度。

BFS的复杂度是基于这样的假设得出的:我们需要存储所有节点直到到达目标节点,换句话说:1 + b + b^2 + b^3 + … + b^d => O(b^d)

但为什么我们需要存储所有节点呢?我们不是使用队列来实现的吗?

如果我们使用队列,就不需要存储所有节点,因为我们会在步骤中入队和出队一些节点,然后当我们找到目标节点时,可以说一些节点在队列中(但不是所有节点)。

我的理解有误吗?


回答:

BFS的问题在于你实际上是并行地追踪多个路径。在深度优先搜索中,你只选择一个分支进行探索,一旦该分支被探索完毕,其上的所有节点都可以出队。因此,你在队列中永远不需要超过一个分支的节点。

但在BFS中,你必须保留当前深度的所有分支;你不能丢弃任何一个,因为它们尚未被完全探索。因此,你需要跟踪当前路径的’头’节点的历史。在DFS中,任何时候都只有一条路径,但在BFS中,根据分支因子和当前深度,可能有更多的路径。

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