Поиск в глубину (DFS): различия между версиями
Перейти к навигации
Перейти к поиску
| [непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
Daryin (обсуждение | вклад) |
ASA (обсуждение | вклад) |
||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
| − | == Свойства и структура | + | == Свойства и структура алгоритма == |
=== Общее описание алгоритма === | === Общее описание алгоритма === | ||
'''Поиск в глубину'''<ref>Tarjan, Robert. “Depth-First Search and Linear Graph Algorithms.” SIAM Journal on Computing 1, no. 2 (1972): 146–60.</ref> (англ. Depth-First Search) является составной частью многих графовых алгоритмов ([[Алгоритм Тарьяна поиска компонент сильной связности|поиск компонент сильной связности]] и [[Алгоритм Тарьяна поиска компонент двусвязности|двусвязности]], [[Алгоритм Тарьяна поиска «мостов» в графе|мостов]], [[Алгоритм Гопкрофта-Карпа|решение задачи о назначениях]], проверка планарности графа, [[Связность в графах|определение вершинной и рёберной связности]]). Результатом поиска в глубину может являться, например, дерево обхода и нумерация вершин (в прямом или обратном порядке). Сложность алгоритма <math>O(m)</math>. | '''Поиск в глубину'''<ref>Tarjan, Robert. “Depth-First Search and Linear Graph Algorithms.” SIAM Journal on Computing 1, no. 2 (1972): 146–60.</ref> (англ. Depth-First Search) является составной частью многих графовых алгоритмов ([[Алгоритм Тарьяна поиска компонент сильной связности|поиск компонент сильной связности]] и [[Алгоритм Тарьяна поиска компонент двусвязности|двусвязности]], [[Алгоритм Тарьяна поиска «мостов» в графе|мостов]], [[Алгоритм Гопкрофта-Карпа|решение задачи о назначениях]], проверка планарности графа, [[Связность в графах|определение вершинной и рёберной связности]]). Результатом поиска в глубину может являться, например, дерево обхода и нумерация вершин (в прямом или обратном порядке). Сложность алгоритма <math>O(m)</math>. | ||
| − | === Математическое описание === | + | === Математическое описание алгоритма === |
=== Вычислительное ядро алгоритма === | === Вычислительное ядро алгоритма === | ||
=== Макроструктура алгоритма === | === Макроструктура алгоритма === | ||
| − | === | + | === Схема реализации последовательного алгоритма === |
=== Последовательная сложность алгоритма === | === Последовательная сложность алгоритма === | ||
| Строка 13: | Строка 13: | ||
=== Информационный граф === | === Информационный граф === | ||
| − | === | + | === Ресурс параллелизма алгоритма === |
Поиск в ширину плохо поддаётся параллелизации; существует мнение, что алгоритм является последовательным по сути. | Поиск в ширину плохо поддаётся параллелизации; существует мнение, что алгоритм является последовательным по сути. | ||
| Строка 19: | Строка 19: | ||
Реализация поиска в ширину на распределённых графах описана в работах<ref>Cidon, Isreal. “Yet Another Distributed Depth-First-Search Algorithm.” Information Processing Letters 26, no. 6 (January 1988): 301–5. doi:10.1016/0020-0190(88)90187-1.</ref><ref>Tsin, Y H. “Some Remarks on Distributed Depth-First Search.” Information Processing Letters 82, no. 4 (May 2002): 173–78. doi:10.1016/S0020-0190(01)00273-3.</ref>. | Реализация поиска в ширину на распределённых графах описана в работах<ref>Cidon, Isreal. “Yet Another Distributed Depth-First-Search Algorithm.” Information Processing Letters 26, no. 6 (January 1988): 301–5. doi:10.1016/0020-0190(88)90187-1.</ref><ref>Tsin, Y H. “Some Remarks on Distributed Depth-First Search.” Information Processing Letters 82, no. 4 (May 2002): 173–78. doi:10.1016/S0020-0190(01)00273-3.</ref>. | ||
| − | === | + | === Входные и выходные данные алгоритма === |
| − | === Свойства алгоритма=== | + | === Свойства алгоритма === |
| − | == Программная реализация | + | |
| + | == Программная реализация алгоритма == | ||
=== Особенности реализации последовательного алгоритма === | === Особенности реализации последовательного алгоритма === | ||
| − | === | + | === Локальность данных и вычислений === |
| − | === Возможные способы и особенности реализации | + | ==== Локальность реализации алгоритма ==== |
| + | ===== Структура обращений в память и качественная оценка локальности ===== | ||
| + | ===== Количественная оценка локальности ===== | ||
| + | === Возможные способы и особенности параллельной реализации алгоритма === | ||
=== Масштабируемость алгоритма и его реализации === | === Масштабируемость алгоритма и его реализации === | ||
| + | ==== Масштабируемость алгоритма ==== | ||
| + | ==== Масштабируемость реализации алгоритма ==== | ||
=== Динамические характеристики и эффективность реализации алгоритма === | === Динамические характеристики и эффективность реализации алгоритма === | ||
=== Выводы для классов архитектур === | === Выводы для классов архитектур === | ||
Версия 13:57, 29 июля 2015
Содержание
- 1 Свойства и структура алгоритма
- 1.1 Общее описание алгоритма
- 1.2 Математическое описание алгоритма
- 1.3 Вычислительное ядро алгоритма
- 1.4 Макроструктура алгоритма
- 1.5 Схема реализации последовательного алгоритма
- 1.6 Последовательная сложность алгоритма
- 1.7 Информационный граф
- 1.8 Ресурс параллелизма алгоритма
- 1.9 Входные и выходные данные алгоритма
- 1.10 Свойства алгоритма
- 2 Программная реализация алгоритма
- 2.1 Особенности реализации последовательного алгоритма
- 2.2 Локальность данных и вычислений
- 2.3 Возможные способы и особенности параллельной реализации алгоритма
- 2.4 Масштабируемость алгоритма и его реализации
- 2.5 Динамические характеристики и эффективность реализации алгоритма
- 2.6 Выводы для классов архитектур
- 2.7 Существующие реализации алгоритма
- 3 Литература
1 Свойства и структура алгоритма
1.1 Общее описание алгоритма
Поиск в глубину[1] (англ. Depth-First Search) является составной частью многих графовых алгоритмов (поиск компонент сильной связности и двусвязности, мостов, решение задачи о назначениях, проверка планарности графа, определение вершинной и рёберной связности). Результатом поиска в глубину может являться, например, дерево обхода и нумерация вершин (в прямом или обратном порядке). Сложность алгоритма [math]O(m)[/math].
1.2 Математическое описание алгоритма
1.3 Вычислительное ядро алгоритма
1.4 Макроструктура алгоритма
1.5 Схема реализации последовательного алгоритма
1.6 Последовательная сложность алгоритма
Алгоритм выполняет ограниченный объём работы для каждого ребра, поэтому его сложность составляет [math]O(m)[/math].
1.7 Информационный граф
1.8 Ресурс параллелизма алгоритма
Поиск в ширину плохо поддаётся параллелизации; существует мнение, что алгоритм является последовательным по сути.
Реализация поиска в ширину на распределённых графах описана в работах[2][3].
1.9 Входные и выходные данные алгоритма
1.10 Свойства алгоритма
2 Программная реализация алгоритма
2.1 Особенности реализации последовательного алгоритма
2.2 Локальность данных и вычислений
2.2.1 Локальность реализации алгоритма
2.2.1.1 Структура обращений в память и качественная оценка локальности
2.2.1.2 Количественная оценка локальности
2.3 Возможные способы и особенности параллельной реализации алгоритма
2.4 Масштабируемость алгоритма и его реализации
2.4.1 Масштабируемость алгоритма
2.4.2 Масштабируемость реализации алгоритма
2.5 Динамические характеристики и эффективность реализации алгоритма
2.6 Выводы для классов архитектур
2.7 Существующие реализации алгоритма
- C++: Boost Graph Library (функции
depth_first_search,depth_first_visit,undirected_dfs). - C++, MPI: Parallel Boost Graph Library (функция
tsin_depth_first_visit). - Python: NetworkX (функция
dfs_edges).
3 Литература
- ↑ Tarjan, Robert. “Depth-First Search and Linear Graph Algorithms.” SIAM Journal on Computing 1, no. 2 (1972): 146–60.
- ↑ Cidon, Isreal. “Yet Another Distributed Depth-First-Search Algorithm.” Information Processing Letters 26, no. 6 (January 1988): 301–5. doi:10.1016/0020-0190(88)90187-1.
- ↑ Tsin, Y H. “Some Remarks on Distributed Depth-First Search.” Information Processing Letters 82, no. 4 (May 2002): 173–78. doi:10.1016/S0020-0190(01)00273-3.
