幅優先探索 (Breadth First Search) : PHPで実装

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グラフ探索で深さ優先探索とことなり近い頂点から順に訪問していく探索を幅優先探索といいます。

<?php
/**
 * 幅優先探索 Breadth First Search
 *
 * 隣接リストを使用し頂点0から幅優先探索を行います。
 * グラフは連結グラフを前提としています。
 * 隣接リストは頂点を昇順に保持しています。
 * 隣接リストの頂点番号は0から始めます。
 * 0からたどり着けない頂点の距離は-1を設定します。
 */
Class BFS
{
    /** @var integer $n 頂点数 */
    public $n;
    /** @var integer[] $adjList 隣接リスト */
    public $adjList;
    /** @var integer[] 管理用キュー */
    public $queue = [];
    /** @var integer[] $detectedTime 頂点までの距離 */
    public $distances;
    /** @var boolean[] 訪問済フラグ(探索完了済みではない) */
    public $visited = [];
    /** @var integer[] 親頂点 */
    private $parents = [];

    /**
     * BFS constructor.
     *
     * @param integer $n       頂点数
     * @param array   $adjList 隣接リスト
     */
    public function __construct($n, array $adjList)
    {
        $this->n       = $n;
        $this->adjList = $adjList;
        $this->visited = array_fill(0, $n, false);
        $this->start();
    }

    /**
     * 探索開始
     */
    private function start()
    {
        $this->queue        = [];
        $this->distances[0] = 0;
        $this->visited[0]   = true;
        $this->parents[0]   = -1;
        array_push($this->queue, 0);
        $this->search();
    }

    /**
     * 探索
     */
    private function search()
    {
        while (!empty($this->queue)) {
            $u    = array_shift($this->queue);
            $next = $this->next($u);
            foreach ($next as $v) {
                array_push($this->queue, $v);
                $this->visited[$v] = true;
                $this->parents[$v] = $u;
                if (isset($this->distances[$u])) {
                    $this->distances[$v] = $this->distances[$u] + 1;
                }
            }
        }

        return;
    }

    /**
     * @param integer $u 頂点
     * @return bool|mixed
     */
    private function next($u)
    {
        $next = [];
        foreach ($this->adjList[$u] as $v) {
            if ($this->visited[$v] === false) {
                array_push($next, $v);
            }
        }

        return $next;
    }

    /**
     * 頂点の距離取得
     */
    public function getDistances()
    {
        return $this->distances;
    }

    /**
     * 経路取得
     *
     * @return array
     */
    public function getPath()
    {
        return $this->parents;
    }
}

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