การสำรวจในระดับกว้าง (Breadth First Search) ด้วยภาษา Delphi Object Pascal

อะไรคือเบรดธ์เฟิร์สเซิร์ช (Breadth First Search)?

เบรดธ์เฟิร์สเซิร์ช (BFS) เป็นอัลกอริธึมที่ใช้ค้นหาหรือสำรวจโครงสร้างข้อมูลในรูปแบบของกราฟหรือต้นไม้ เมื่อมีการเดินทางผ่านโหนด (nodes) ต่าง ๆ จะมีการทำงานในลักษณะการสำรวจชั้นแรกหรือระดับกว้างก่อน แล้วจึงค่อยสำรวจชั้นถัดไป ซึ่งเหมาะสำหรับการค้นหาค่าที่อยู่ตรงกันในกราฟหรือเพื่อค้นหาสั้นสุดจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุด

BFS มีประโยชน์มากในหลาย ๆ สถานการณ์ เช่น:

- การหาทางที่สั้นที่สุดในแผนที่

- การค้นหาความเชื่อมโยงระหว่างโหนดในเครือข่ายสังคม

- การสำรวจกระบวนการทางชีวภาพหรือขบวนการต่าง ๆ ที่มีโครงสร้างกราฟ

ตัวอย่างการใช้งาน BFS ในโลกจริง

ลองนึกถึงการค้นหาทางในสนามเด็กเล่น โดยคุณต้องการหาทางออกจากเขLab ให้ไปยังที่จอดรถ คุณจะต้องเดินไปยังโหนดของสวนน้ำ, ชั้นดับเบิลเอ, และอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม การใช้ BFS จะช่วยให้คุณค้นหาทางที่สั้นที่สุดได้ โดยไม่ต้องสำรวจทุกเส้นทางแบบเจ้าหน้าที่สอดแนมทางเดินก่อนสำหรับการวางแผนการเดินทางของคุณ

โค้ดตัวอย่างการทำ BFS ด้วย Delphi Object Pascal

ตัวอย่างโค้ดด้านล่างนี้เป็นการสร้างโครงสร้างกราฟและการทำ BFS เพื่อค้นหาเส้นทาง:

 program BFSExample;

uses
  SysUtils;

const
  MAX_VERTICES = 100;

type
  TGraph = record
    adj: array[0..MAX_VERTICES] of array[0..MAX_VERTICES] of Boolean;
    vertexCount: Integer;
  end;

var
  Graph: TGraph;
  visited: array[0..MAX_VERTICES] of Boolean;
  queue: array[0..MAX_VERTICES] of Integer;
  front, rear: Integer;

procedure InitializeGraph(var G: TGraph; vertices: Integer);
var
  i, j: Integer;
begin
  G.vertexCount := vertices;
  for i := 0 to vertices - 1 do
    for j := 0 to vertices - 1 do
      G.adj[i][j] := False;
end;

procedure AddEdge(var G: TGraph; u, v: Integer);
begin
  G.adj[u][v] := True;
  G.adj[v][u] := True; // สำหรับกราฟที่ไม่กำหนดทิศ
end;

procedure BFS(G: TGraph; startVertex: Integer);
var
  currentVertex: Integer;
  i: Integer;
begin
  for i := 0 to G.vertexCount - 1 do
    visited[i] := False;

  front := 0;
  rear := 0;
  queue[rear] := startVertex;
  rear := rear + 1;
  visited[startVertex] := True;

  while front < rear do
  begin
    currentVertex := queue[front];
    front := front + 1;
    WriteLn('Visited: ', currentVertex);

    for i := 0 to G.vertexCount - 1 do
    begin
      if G.adj[currentVertex][i] and not visited[i] then
      begin
        queue[rear] := i;
        rear := rear + 1;
        visited[i] := True;
      end;
    end;
  end;
end;

begin
  InitializeGraph(Graph, 5);
  AddEdge(Graph, 0, 1);
  AddEdge(Graph, 0, 2);
  AddEdge(Graph, 1, 3);
  AddEdge(Graph, 1, 4);
  AddEdge(Graph, 2, 4);

  WriteLn('Breadth First Search starting from vertex 0:');
  BFS(Graph, 0);

  ReadLn;
end.

วิเคราะห์ความซับซ้อนของ BFS

ข้อดีและข้อเสียของเบรดธ์เฟิร์สเซิร์ช

ข้อดี:

1. ค้นหาค่าที่ใกล้ที่สุดโดยไม่ต้องสำรวจทุกเส้นทาง

2. ค้นหาเส้นทางที่สั้นที่สุดในกราฟที่ไม่มีน้ำหนักหรือค่าชั่งน้ำหนัก

3. เข้าถึงข้อมูลในทุกระดับของโครงสร้างข้อมูล

ข้อเสีย:

1. ใช้พื้นที่มากเมื่อเปรียบเทียบกับอัลกอริธึมอื่น ๆ เช่น DFS เนื่องจากต้องเก็บทุกโหนดในระดับเดียวกัน

2. การทำงานช้าลงในกราฟที่มีความหนาแน่นสูง

ทำไมต้องเรียนรู้การเขียนโปรแกรมที่ EPT?

การเข้าใจอัลกอริธึมอย่าง BFS จะช่วยให้คุณออกแบบระบบที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและเข้าใจการทำงานพื้นฐานของโครงสร้างข้อมูล การเรียนรู้การเขียนโปรแกรมที่ EPT จะเสริมสร้างทักษะของคุณในด้านนี้อย่างมืออาชีพ พร้อมคอร์สการศึกษาและการสนับสนุนจากผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์

ติดตามเส้นทางการเรียนรู้ของคุณได้ที่ EPT เพื่อก้าวสู่การเป็นนักพัฒนาโปรแกรมหรือวิศวกรซอฟต์แวร์ในระดับแนวหน้าของวงการ!

หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง