[알고리즘] 너비 우선 탐색 (BFS, Breadth-First Search)이란?

너비 우선 탐색 (BFS, Breadth-First Search)

- 그래프에서 가까운 노드부터 우선적으로 탐색하는 알고리즘

- 큐 자료구조를 이용함

장점

- 출발노드에서 목표노드까지의 최단 길이 경로를 보장한다.

 

단점

- 경로가 매우 길 경우에는 탐색 가지가 급격히 증가함에 따라 보다 많은 기억 공간을 필요로 하게 된다.

- 해가 존재하지 않는다면 유한 그래프(finite graph)의 경우에는 모든 그래프를 탐색한 후에 실패로 끝난다.

- 무한 그래프(infinite graph)의 경우에는 결코 해를 찾지도 못하고, 끝내지도 못한다.

 

 

구현 예시(Python)

 

from collections import deque

# BFS 메서드 정의
def bfs(graph, start, visited):
    # 큐(Queue) 구현을 위해 deque 라이브러리 사용
    queue = deque([start])
    # 현재 노드를 방문 처리
    visited[start] = True
    # 큐가 빌 때까지 반복
    while queue:
        # 큐에서 하나의 원소를 뽑아 출력하기
        v = queue.popleft()
        print(v, end=' ')
        # 아직 방문하지 않은 인접한 원소들을 큐에 삽입
        for i in graph[v]:
            if not visited[i]:
                queue.append(i)
                visited[i] = True

# 각 노드가 연결된 정보를 표현 (2차원 리스트)
graph = [
    [],
    [2, 3, 8],
    [1, 7],
    [1, 4, 5],
    [3, 5],
    [3, 4],
    [7],
    [2, 6, 8],
    [1, 7]
]

# 각 노드가 방문된 정보를 표현 (1차원 리스트)
visited = [False] * 9

# 정의된 BFS 함수 호출
bfs(graph, 1, visited)

-> 출력 결과 : 1 2 3 8 7 4 5 6

구현 예시 참고 영상 : https://www.youtube.com/watch?v=7C9RgOcvkvo&t=2602s (나동빈님 강의 영상)