[알고리즘] 너비우선탐색(BFS)이란

1. 너비 우선 탐색 BFS ( Breadth-First Search )

BFS는 너비 우선 탐색이라고도 부르며, 그래프에서 가까운 노드부터 우선적으로 탐색하는 알고리즘입니다. BFS는 큐 자료구조를 이용하며, 구체적인 동작 과정은 다음과 같습니다. 

1. 탐색 시작 노드를 큐에 삽입하고 방문 처리를 한다.
2. 큐에서 노드를 꺼낸 뒤에 해당 노드의 인접 노드 중에서 방문하지 않은 노드를 모두 큐에 삽입하고 방문처리 한다.
3. 더 이상 2번의 과정을 수행할 수 없을 때까지 반복한다.

 

2. BFS 동작 예시

• [Step 0] 그래프를 준비 (방문기준 : 번호가 낮은 인접노드부터) / 시작노드 : 1
  

  

  
  

• [Step 1] 시작노드 ‘1’을 큐에 삽입하고 방문처리합니다.
  

  

• [Step 2] 큐에서 노드 ‘1’을 꺼내 방문하지 않은 인접노드 ‘2’, ‘3’, ‘8’을 큐에 삽입하여 방문 처리합니다.
  

  

• [Step 3] 큐에서 노드 ‘2’을 꺼내 방문하지 않은 인접노드 ‘7’ 을 큐에 삽입하여 방문 처리
  

  

• [Step 4] 큐에서 노드 ‘3’을 꺼내 방문하지 않은 인접노드 ‘4’, ‘5’ 을 큐에 삽입하여 방문 처리
  

  

• [Step 5] 큐에서 노드 ‘8’을 꺼내고 방문하지 않은 인접노드가 없으므로 무시
  

  

• 이러한 과정을 반복하여 전체 노드의 탐색 순서(큐에 들어간 순서)는 다음과 같음
  ✔️ 탐색 순서 : 1 → 2 → leftpop(1) → 3 → 8 → 2(leftpop) → 7 → 3(leftpop) → 4 → 5 → 8(leftpop) → 6

 

 

 

3. BFS 코드

* 양방향 탐색 간선
* 방문한 노드의 순서를 출력하는 문제

from collections import deque

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

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

# 정의된 BFS 함수 호출
def bfs(graph, start, visited): #star는 시작노드
    queue = deque([start]) # 시작노드를 큐에 넣어준다
    visited[start] = True # 시작노드 방문처리

    while queue: # 큐 빌때까지 반복
        v = queue.popleft() # 큐에 가장 먼저 들어온 원소 뽑기
        print(v, end=' ') 

        for i in graph[v]: # 큐의 맨 앞 노드와 인접한 노드들이 담긴 정보
            if not visited[i]: # 만약 인접한 노드의 방문이 안되었다면
                queue.append(i)
                visited[i]=True # 방문한 노드 True 처리

bfs(graph,1,visited)