การค้นหาแบบ Breadth First Search (BFS) และการประยุกต์ใช้งาน

Breadth First Search (BFS) คือหนึ่งในอัลกอริธึมพื้นฐานในสาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์ โดยเฉพาะในหัวข้อการค้นหาเส้นทาง กราฟ และโครงสร้างข้อมูลแบบต้นไม้ (Tree/Graph Traversal) BFS มีจุดเด่นในการสำรวจข้อมูลในลำดับชั้น (level-order traversal) ซึ่งเหมาะกับปัญหาที่ต้องการค้นหาเส้นทางที่สั้นที่สุด หรือสำรวจโหนดทั้งหมดในลำดับที่เป็นธรรมชาติ BFS จะเริ่มต้นจากโหนดต้นทาง แล้วทำการสำรวจโหนดที่อยู่ใกล้ที่สุดก่อน (ตามลำดับระดับ) จากนั้นจึงค่อย ๆ ขยายการสำรวจออกไปยังโหนดที่อยู่ห่างขึ้นในลำดับถัดไป โดยจะใช้ Queue (คิว) เป็นโครงสร้างข้อมูลหลักในการจัดการลำดับการเข้าถึงโหนด ข้อดีของการค้นหาแบบ BFS หาเส้นทางที่สั้นที่สุดในกราฟที่มีน้ำหนักเท่ากันได้ ใช้งานง่ายและเข้าใจง่าย เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้น เหมาะกับปัญหาประเภทการค้นหากว้าง เช่น เขาวงกต, เกม, แผนที่ ตัวอย่างโค้ด BFS ด้วย Python ผลลัพธ์ที่ได้จาก BFS คือ: A B C D E F ซึ่งแสดงให้เห็นว่า BFS เยี่ยมชมโหนดตามระดับความใกล้ การใช้งานจริงของ BFS โค้ดตัวอย่างนี้แสดงการนำ BFS ไปประยุกต์ใช้ในการค้นหาเส้นทางที่สั้นที่สุดในเขาวงกต โดยผลลัพธ์จะเป็นลิสต์ของพิกัดที่แสดงถึงเส้นทางจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุด การเปรียบเทียบ BFS กับ DFS (Depth First Search) สรุป Breadth First Search เป็นหนึ่งในอัลกอริธึมการค้นหาที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในวงการคอมพิวเตอร์และข้อมูล โดยเฉพาะการทำงานกับกราฟ โครงสร้างเครือข่าย และเกม อัลกอริธึมนี้แม้จะเรียบง่ายแต่มีประโยชน์มหาศาล และสามารถประยุกต์ใช้กับสถานการณ์จริงได้หลากหลาย การทำความเข้าใจ BFS อย่างลึกซึ้งจะช่วยให้สามารถพัฒนาอัลกอริธึมอื่น ๆ ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นได้ในอนาคต เช่น A*, Dijkstra หรือ Graph Search ที่ใช้ใน AI

Apr 11, 2025 - 15:23

การค้นหาแบบ Breadth First Search (BFS) และการประยุกต์ใช้งาน

Breadth First Search (BFS) คือหนึ่งในอัลกอริธึมพื้นฐานในสาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์ โดยเฉพาะในหัวข้อการค้นหาเส้นทาง กราฟ และโครงสร้างข้อมูลแบบต้นไม้ (Tree/Graph Traversal) BFS มีจุดเด่นในการสำรวจข้อมูลในลำดับชั้น (level-order traversal) ซึ่งเหมาะกับปัญหาที่ต้องการค้นหาเส้นทางที่สั้นที่สุด หรือสำรวจโหนดทั้งหมดในลำดับที่เป็นธรรมชาติ

BFS จะเริ่มต้นจากโหนดต้นทาง แล้วทำการสำรวจโหนดที่อยู่ใกล้ที่สุดก่อน (ตามลำดับระดับ) จากนั้นจึงค่อย ๆ ขยายการสำรวจออกไปยังโหนดที่อยู่ห่างขึ้นในลำดับถัดไป โดยจะใช้ Queue (คิว) เป็นโครงสร้างข้อมูลหลักในการจัดการลำดับการเข้าถึงโหนด

ข้อดีของการค้นหาแบบ BFS

หาเส้นทางที่สั้นที่สุดในกราฟที่มีน้ำหนักเท่ากันได้
ใช้งานง่ายและเข้าใจง่าย เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้น
เหมาะกับปัญหาประเภทการค้นหากว้าง เช่น เขาวงกต, เกม, แผนที่

ตัวอย่างโค้ด BFS ด้วย Python

ผลลัพธ์ที่ได้จาก BFS คือ: A B C D E F ซึ่งแสดงให้เห็นว่า BFS เยี่ยมชมโหนดตามระดับความใกล้

การใช้งานจริงของ BFS

โค้ดตัวอย่างนี้แสดงการนำ BFS ไปประยุกต์ใช้ในการค้นหาเส้นทางที่สั้นที่สุดในเขาวงกต โดยผลลัพธ์จะเป็นลิสต์ของพิกัดที่แสดงถึงเส้นทางจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุด

การเปรียบเทียบ BFS กับ DFS (Depth First Search)

สรุป

Breadth First Search เป็นหนึ่งในอัลกอริธึมการค้นหาที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในวงการคอมพิวเตอร์และข้อมูล โดยเฉพาะการทำงานกับกราฟ โครงสร้างเครือข่าย และเกม อัลกอริธึมนี้แม้จะเรียบง่ายแต่มีประโยชน์มหาศาล และสามารถประยุกต์ใช้กับสถานการณ์จริงได้หลากหลาย

การทำความเข้าใจ BFS อย่างลึกซึ้งจะช่วยให้สามารถพัฒนาอัลกอริธึมอื่น ๆ ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นได้ในอนาคต เช่น A*, Dijkstra หรือ Graph Search ที่ใช้ใน AI