การค้นหาแบบกว้าง (Breadth First Search) และการนำมาใช้ในภาษา COBOL

ความหมายของ Breadth First Search (BFS)

การค้นหาแบบกว้าง (BFS) เป็นอัลกอริธึมที่มีคุณสมบัติสำคัญในการค้นหาหรือสำรวจกราฟหรือโครงสร้างข้อมูลที่เชื่อมโยงกันแบบพื้นฐาน โดยจะทำการค้นหาแบบเที่ยวไปในระดับชั้น โดยเริ่มจากโหนดต้น (Start Node) แล้วทยอยไปยังโหนดที่อยู่ติดกันในระดับเดียวกัน ก่อนที่จะไปยังโหนดในระดับล่างลงไปเรื่อย ๆ

การใช้อัลกอริธึม BFS

อัลกอริธึม BFS สามารถใช้แก้ปัญหาได้ในหลายกรณี เช่น:

- การค้นหาเส้นทางที่สั้นที่สุดในกราฟที่ไม่มีน้ำหนัก

- การทดสอบว่ามีเส้นทางระหว่างโหนดสองจุดในกราฟ

- การค้นหาความสัมพันธ์ในฐานข้อมูลที่มีรูปแบบเชื่อมโยง

ตัวอย่างโค้ดในภาษา COBOL

การเขียนโค้ด BFS ในภาษา COBOL อาจจะมีความซับซ้อนมากกว่าภาษาอื่น ๆ แต่เราสามารถสร้างตัวอย่างการทำงานที่แสดงหลักการของ BFS ได้ ดังต่อไปนี้:

        IDENTIFICATION DIVISION.
       PROGRAM-ID. BreadthFirstSearch.

       ENVIRONMENT DIVISION.

       DATA DIVISION.
       WORKING-STORAGE SECTION.
       01  GRAPH.
           05  NODES       OCCURS 10 TIMES VALUE SPACES.
               10  NODE-NAME   PIC X(20).
               10  EDGES       OCCURS 10 TIMES.
                   15  EDGE-NODE  PIC X(20).

       01  QUEUE.
           05  FRONT        PIC 9(2) VALUE 0.
           05  REAR         PIC 9(2) VALUE 0.
           05  QUEUE-ITEMS  OCCURS 10 TIMES.
               10  QUEUE-NODE   PIC X(20).

       PROCEDURE DIVISION.

       MAIN-PROCEDURE.
           DISPLAY "Starting BFS"
           PERFORM INITIALIZE-GRAPH
           PERFORM BFS-ALGORITHM
           STOP RUN.

       INITIALIZE-GRAPH.
           MOVE "A" TO NODE-NAME(1).
           MOVE "B" TO EDGE-NODE(1, 1).
           MOVE "C" TO EDGE-NODE(1, 2).
           MOVE "B" TO NODE-NAME(2).
           MOVE "D" TO EDGE-NODE(2, 1).
           MOVE "C" TO NODE-NAME(3).
           MOVE "E" TO EDGE-NODE(3, 1).
           MOVE "D" TO NODE-NAME(4).
           MOVE "E" TO NODE-NAME(5).

       BFS-ALGORITHM.
           DISPLAY "Visiting node: " NODE-NAME(1)
           MOVE 'A' TO QUEUE-NODE(1)
           ADD 1 TO REAR
           PERFORM VARYING FRONT FROM 1 BY 1 UNTIL FRONT > REAR
               PERFORM DISPLAY-QUEUE
           END-PERFORM.

       DISPLAY-QUEUE.
           DISPLAY "Processing Node: " QUEUE-NODE(FRONT)

Use Case ในชีวิตจริง

การใช้ BFS มีการประยุกต์ใช้ในหลายภาคส่วน เช่น:

- โซเชียลมีเดีย: เมื่อต้องการค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างผู้ใช้ต่าง ๆ ในเครือข่ายสังคม BFS จะช่วยในการค้นหาความสัมพันธ์ในระดับต่าง ๆ ของผู้ใช้

- การค้นหาเว็บไซต์: ในการสร้างแท็บเล็ตหรือบอทค้นหา เมื่อต้องการดึงข้อมูลจากหน้าเว็บต่าง ๆ เพื่อค้นหาข้อมูลสนับสนุน

การวิเคราะห์ Complexity

ความซับซ้อนทางเวลา (Time Complexity)

ความซับซ้อนของ BFS ในกราฟที่มี จำนวนเวอร์ทิเซส (V) และจำนวนอีจ (E) คือ O(V + E) เนื่องจากเราต้องเยี่ยมชมแต่ละโหนดและอีจเพียงครั้งเดียว

ความซับซ้อนทางพื้นที่ (Space Complexity)

ความซับซ้อนของพื้นที่ BFS คือ O(V) เนื่องจากเราต้องจัดเก็บโหนดที่ยังไม่ได้เยี่ยมชมในคิว

ข้อดีของ BFS

ข้อเสียของ BFS

สรุป

การค้นหาแบบกว้าง (BFS) เป็นอัลกอริธึมที่มีคุณค่าในการค้นหาข้อมูลในโครงสร้างกราฟ โดยเฉพาะทางด้านการหาทางที่สั้นที่สุดในกราฟที่ไม่มีน้ำหนัก แต่ต้องทราบว่ามีข้อจำกัดที่คุณควรพิจารณาในทางปฏิบัติ เช่น การใช้หน่วยความจำที่สูง ในยุคของเทคโนโลยีสารสนเทศปัจจุบัน ต้องรู้จักและเรียนรู้การใช้อัลกอริธึมต่าง ๆ เพื่อช่วยให้คุณสามารถแก้ไขปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ถ้าคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรม รวมถึงพัฒนาอัลกอริธึมที่มีประสิทธิภาพ เช่น BFS เข้าไปศึกษาที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) ได้เลย! เพราะที่นั้นเรามีหลักสูตรและวิทยากรมืออาชีพที่จะช่วยให้คุณก้าวสู่โลกของการพัฒนาโปรแกรมอย่างมืออาชีพ!

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