Zabalera bilaketa

Informatikan, zabalera bilaketa () jakinarazi gabeko bilaketa algoritmo mota bat da, grafoetan (gehienetan zuhaitz motakoak) elementuak bilatzeko erabiltzen dena. Bilaketa algoritmo mota hau errotik bilatzen hasten da (grafoetan edozein elementu erabiliko du erro elementu gisa), eta ondoren erro elementuaren semeak aztertuko ditu bilatutako elementua aurkitu arte. Algoritmo hau informazio gabeko algoritmoen familiakoa da, hau da, ez du estrategia heuristikorik behar.

Algoritmoaren inplementazio ez-errekurtsiboa sakonera bilaketa algoritmoaren inplementazio ez-errekurtsiboarekin nahastu daiteke, oso antzekoak direlako. Lehenengo desberdintasuna bi algoritmoek erabiltzen duten datu egituretan aurkitzen da, zabalera bilaketak Queue (First In First Out arkitektura duena) objektuko lista bat erabiltzen du aztertuko dituen nodoak gordetzeko (muga). Aldiz, sakonera bilaketak Stack (Last In First Out arkitektura duena) motako objektua erabiltzen du. Algoritmoen arteko beste desberdintasuna nodoa aztertuta izan den noiz egiaztatzen den da. Zabalera bilaketa algoritmoak nodoa Queue listan sartu baino lehen egiaztatuko du, eta sakonera bilaketa algoritmoak nodoa Stack listatik ateratzen duenean egiaztatzen du.

Historia 
1945. urtean, Konrad Zuse ingeniari alemaniarrak Plankalkül programazio-lengoaiari buruzko tesian (gainditu ez zuena) sortu zuen. Baina 1959. urtean, Edward F. Moore irakasle estatu batuarrak algoritmoa birsortu zuen, labirinto baten bide motzena aurkitzeko.

Inplementazioa

Sasikodea 
Sarrera: Grafo bat.

Irteera: Grafoan bilatzen ari den elementua.funtzioa ZakoneraBilaketa(grafoa){
    muga Queue() bezala definitu
    erro nodoa bisitatuta bezala markatu
    erro nodoa mugan sartu
    muga hutsik ez dagoen bitartean egin{
        mugatik elementu bat atera eta gorde
        elementua helburua bada{
            elementua bueltatu
        }
        elementua dituen seme guztientzat egin{
            semea bisitatuta bezala markatuta ez badago{
                bisitatuta bezala markatu
                mugan sartu
            }
        }
    }
}

Kodea 

Zabalera bilaketa algoritmoarentzako kodea Pythonen:def zabaleraBilaketa(grafoa):
    muga = Queue()
    bisitatuta = set()
    erroa = grafoa.getErroa()
    bisitatuta.add(erroa)
    muga.push(erroa)
    while (not muga.isEmpty()):
        nodoa = muga.pop()
        if (grafoa.emaitzaDa(nodoa)):
            return nodoa
        semeak = nodoa.getSemeak()
        for i in range(len(semeak)):
            if semeak[i] not in bisitatuta:
                bisitatuta.add(semeak[i])
                muga.push(semeak[i])

Adibidea 
Hurrengo adibideak Zabalera bilaketa algoritmoa nola lan egiten duen azaltzen du:

Honako grafoa algoritmoaren sarrera bezala izanda, non hasiera nodoa eta helmuga nodoa 'A' eta 'G' nodoak diren,

zabalera bilaketa algoritmoak honako zuhaitza eraikiko du.

Algoritmoak sortu duen zuhaitza, hurrengo irudian erakusten den moduan aztertuta izango da:

Analisia

Kostu konputazionala 
Algoritmoaren kostu konputazionala  izango da, non  nodo kopurua eta  ertz kopurua diren. Kostua horrela kalkulatzen da, kasurik txarrenean algoritmoak nodo eta ertz guztiak aztertuko dituelako.

Memoria kostua 
Grafoaren nodo kopurua aldez aurretik ezagutzen dugunean, eta ilaran gehitu diren nodoak zehazteko beste datu egitura bat erabil daitekeenean, memoria kostua  izango da,  nodo kopurua izanik.

Osotasuna 
Zabalera bilaketa algoritmoa osoa dela esan daiteke (hau da, beti soluzio bat aurkituko duela), baldin eta soilik baldin algoritmoaren sarrera grafoa finitua denean. Algoritmoak grafoa finitua aztertzerakoan, grafoaren elementu guztiak aztertuko ditu irtenbide bat topatu arte.

Adarkatze faktorea 
Sarrera grafo bezala erabiltzen den grafoa oso handia izan daiteke kasu batzuetan (edo infinitua), horregatik kasu hauetan komenigarriagoa da adarkatze faktorea erabiltzea algoritmoaren kostu konputazionala deskribatzeko, kostu konputazionala bera baino. Algoritmoaren adarkatze faktorea grafoaren ezaugarrien arabera kalkulatuko da.

Hori aplikatuta, kostu konputazionala deskribatzen duen formula  da, non  grafoaren adarkatze faktorea eta  sakonera diren.

Aplikazioak 
Zabalera bilaketa algoritmoak lagungarria izan daiteke grafoekin zer ikusia duten arazo hauekin:

 Zabor bilketa kopiatzea, Cheneyren algoritmoa.
 Bi nodoen tarteko bide laburrena bilatzea (ertza kopurua neurtzeko unitate bezala erabilita).
 Cuthill – McKee sareen alderantzizko zenbaketa.
 Ford – Fulkerson metodoa fluxu sare bateko fluxu maximoa kalkulatzeko.
 Grafo baten aldebikotasuna probatzeko.
 Eta adimen artifizialaren saileko hainbeste arazoetarako.

Erreferentziak

Ikus, gainera 

 Bilaketa algoritmo
 Zuhaitz-diagrama
 Datu egitura

Kanpo estekak 

Algoritmoak