在 DFS 遍历期间在每个节点上调用自定义函数

Question

我想知道编写 DFS 遍历的最优雅的方法是什么，可以适应解决不同的问题（在 C++ 中）。

我正在考虑将函数指针和void * 传递给我的函数，并让用户传递将在每个节点上使用的回调。

这就是我所拥有的：

traversals.hpp

typedef std::shared_ptr<struct Node> NodePtr;
typedef std::vector<NodePtr> NodeVector;

struct Node {
    int id{0};
    NodeVector children;
};

bool NodeIsInVector(NodePtr node, NodeVector node_vector);

void DFS(NodePtr node, void (*callback)(NodePtr, void * userdata)=nullptr, void * userdata=nullptr);

traversals.cpp

bool NodeIsInVector(NodePtr node, NodeVector node_vector){
    auto result = std::find(node_vector.begin(), node_vector.end(), node);
    return result != node_vector.end();
}

void DFS(NodePtr node, void (*callback)(NodePtr, void * userdata), void * userdata){
    static NodeVector visited;

    if (!NodeIsInVector(node, visited)) {
        visited.push_back(node);
        if (callback){
            callback(node, userdata);
        }
    }

    for (auto&& n : node->children){
        if (!NodeIsInVector(n, visited)){
            DFS(n, callback, userdata);
        }
    }
}

驱动代码

这里的回调只计算节点和增量和整数。假设 root 是一个 Node 指针并且定义了一个树。树有7个节点，所以count的值在遍历后预计为7。

int count = 0;
DFS(root, [](NodePtr node, void * count){ ++*(int*)count; }, (void*) &count);
std::cout << "DFS count: there are " << count << " nodes.\n";

但是输出是： DFS count: there are 0 nodes. 回调被调用（通过输出到标准输出来验证）。问题是 userdata 变量没有得到更新。

我的问题是：

• 这是实现我想要的有效方法吗？有更好的方法吗？
• 我犯了什么错误？

Answer 1

我认为您的代码的问题在于，如果节点在调用回调之前没有子节点，则您会返回。这将导致只有父节点调用回调。

我会完全删除 is children empty 检查。如果节点没有子节点，则 for 循环不会执行。

void DFS(NodePtr node, void (*callback)(NodePtr, void * userdata), void * userdata){
    static NodeVector visited;

    if (!NodeIsInVector(node, visited)) {
        visited.push_back(node);
        if (callback){
            callback(node, userdata);
        }
    }

    for (auto&& n : node->children){
        if (!NodeIsInVector(n, visited)){
            DFS(n, callback, userdata);
        }
    }
}

Answer 2

如果我错了，请纠正我，但我怀疑问题是由于在 DFS 中定义的 static 变量造成的。

我在我的问题中没有提到 DFS 是使用不同的回调调用的，该回调在使用回调调用之前不会增加计数变量。我虽然这与我的问题无关。

在函数中声明一个静态变量会导致回调函数在第二次调用期间不被替换吗？

以下版本按预期工作。我还用 std::function 替换了函数指针，反映了 cmets 中提出的一些建议，但更重要的是，我创建了一个声明 visited NodeVector 的包装器，这让我没有任何 static 声明。

void DFS(NodePtr &node, std::function<void(NodePtr)> callback){
    NodeVector visited;
    _DFS(node, callback, visited);
}

void _DFS(NodePtr &node, std::function<void(NodePtr)> callback, NodeVector& visited){
    if (!NodeIsInVector(node, visited)) {
        visited.push_back(node);
        callback(node);
    } else {
        for(auto item : visited){
            std::cout<<item->id << " ";
        }
        std::cout << "\n";
    }
    for (auto&& n : node->children){
        if (!NodeIsInVector(n, visited)){
            _DFS(n, callback, visited);
        }
    }
}

以及驱动代码：

int count = 0;
DFS(root, [&count](NodePtr node) mutable { ++count; });
std::cout << "DFS count: there are " << count << " nodes.\n";

生产：

DFS 计数：有 7 个节点

请注意，使用 static NodeVector visited; 而不是包装器策略的相同功能无法按预期工作。我仍然不是 100% 清楚为什么。