C++ Boost Graph

Creando un gráfico no dirigido en C++ Boost y recorriéndolo en orden de Búsqueda en Profundidad

La teoría de grafos es un área clave de la informática y la programación, y una de las bibliotecas más comúnmente utilizadas para implementar algoritmos de grafos en C++ es Boost. En este artículo, abordaremos el desafío de crear un gráfico no dirigido usando la biblioteca Boost y luego recorrerlo usando el método de Búsqueda en Profundidad (DFS).

Introducción al Problema

Crear y trabajar con grafos puede ser desalentador, pero con Boost, se vuelve mucho más sencillo. La Búsqueda en Profundidad (DFS) es un algoritmo fundamental utilizado para explorar vértices y aristas de un gráfico. Ya sea que busques caminos, verifiques conectividad o resuelvas acertijos, DFS es una forma eficiente de navegar a través de grafos.

En esta publicación, exploraremos un ejemplo concreto de cómo configurar un gráfico no dirigido e implementar el recorrido por DFS.

Descripción General de la Solución

Cubrirá los siguientes pasos:

  1. Incluir los encabezados necesarios de Boost.
  2. Definir la estructura del gráfico.
  3. Crear una clase visitante para manejar el descubrimiento de vértices.
  4. Configurar la función principal para construir el gráfico y realizar DFS.

Paso 1: Incluir los Encabezados Necesarios de Boost

Primero y ante todo, necesitas incluir los encabezados de gráficos de Boost, que proporcionan las clases y funciones fundamentales para operaciones relacionadas con grafos.

#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/depth_first_search.hpp>
#include <iostream>

Paso 2: Definir la Estructura del Gráfico

Definimos nuestro gráfico no dirigido utilizando boost::adjacency_list. Así es como puedes definirlo:

typedef boost::adjacency_list<boost::listS, boost::vecS, boost::undirectedS> MyGraph;
typedef boost::graph_traits<MyGraph>::vertex_descriptor MyVertex;
  • En el código anterior:
    • listS indica que el gráfico utilizará una lista de aristas.
    • vecS significa que usaremos un vector para almacenar los vértices.
    • undirectedS especifica que el gráfico es no dirigido.

Paso 3: Crear una Clase Visitante

La clase visitante es crucial para definir lo que sucede cuando se descubre un vértice durante DFS. Aquí hay un ejemplo de una clase visitante simple:

class MyVisitor : public boost::default_dfs_visitor {
public:
  void discover_vertex(MyVertex v, const MyGraph& g) const {
    std::cerr << v << std::endl; // Imprimir el número del vértice
    return;
  }
};

Paso 4: Configurar la Función Principal

Por último, necesitamos crear el gráfico, agregar aristas e invocar el algoritmo DFS.

int main() {
  MyGraph g;
  boost::add_edge(0, 1, g); // Conectar el vértice 0 y 1
  boost::add_edge(0, 2, g); // Conectar el vértice 0 y 2
  boost::add_edge(1, 2, g); // Conectar el vértice 1 y 2
  boost::add_edge(1, 3, g); // Conectar el vértice 1 y 3

  MyVisitor vis;
  boost::depth_first_search(g, boost::visitor(vis)); // Realizar el recorrido DFS

  return 0;
}

Explicación del Código

  • Creando el Gráfico: Creamos una instancia de MyGraph llamada g. Luego, agregamos aristas especificando conexiones entre los vértices.
  • Ejecutando DFS: Al crear una instancia de MyVisitor, la pasamos como visitante a depth_first_search, que recorre el gráfico y llama a discover_vertex para cada vértice.

Conclusión

Usar la biblioteca Boost para crear y recorrer un gráfico puede simplificar significativamente tareas complejas en C++. Siguiendo los pasos descritos anteriormente, puedes implementar con éxito la Búsqueda en Profundidad (DFS) en un gráfico no dirigido.

La aplicación práctica de los grafos es extensa, y comprender DFS es esencial para cualquier persona que desee profundizar en los algoritmos de grafos. ¡Experimenta con este código y modifica la estructura del gráfico para adaptarlo a tus necesidades!