Поиск в глубину (DFS)

Содержание

1 Свойства и структура алгоритма
2 Программная реализация 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.

[1] Tarjan, Robert. “Depth-First Search and Linear Graph Algorithms.” SIAM Journal on Computing 1, no. 2 (1972): 146–60.

[2] 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.

[3] 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.

[1]

[2]

[3]