アルゴリズムとプログラミング

基本情報技術者試験グラフ」の問題

アルゴリズムとプログラミングアルゴリズムとプログラミング計算問題難易度:hard
無向グラフを次の辺リストで与える(u — v は u と v を結ぶ辺)。 1—2, 1—3, 2—4, 3—4, 3—5, 4—6, 5—6 次の手続 shortestHops は、幅優先探索を用いて始点 s から終点 t までの最短ホップ数(経由する辺の本数)を返す。shortestHops(1, 6) を実行したとき、戻り値はどれか。
○整数型: shortestHops(整数型: s, 整数型: t)
  queue ← 空のキュー
  dist[s] ← 0
  visited[s] ← true
  enqueue(s)
  while (queue が空でない)
    整数型: u ← dequeue()
    if (u が t と等しい)
      return dist[u]
    endif
    整数型: v
    for (v を 1 から 6 まで 1 ずつ増やす)
      if (辺 u—v が存在 かつ visited[v] が false)
        visited[v] ← true
        dist[v] ← dist[u] + 1
        enqueue(v)
      endif
    endfor
  endwhile
  return -1
5 ホップ(遠回り経路)
2 回
4 ホップ
3 ホップ
正解
3 ホップ

幅優先探索で距離を付けると dist は 1:0、2:1、3:1、4:2、5:2、6:3 となる。6 に初めて到達する距離は 3 であり、最短経路(例 1—2—4—6)が 3 辺であるため エが正しい。

?選択肢ごとの解説

ア ×経由するノード数や遠回り経路(1—3—5—6 を辺数で誤算)から 5 ホップとした、最短性を確認しなかった過大評価である。
イ ×1—?—6 の 2 辺で行けると誤認した、1 と 6 を直接または 1 ノード経由でつなぐ辺が存在しないことを見落とした誤りである。
ウ ×遠回りの 1—3—5—6 を 4 辺と数えるなどして 4 ホップとした、より短い 3 辺の経路を見落とした誤りである。
エ ○幅優先探索で距離を付けると dist は 1:0、2:1、3:1、4:2、5:2、6:3 となる。6 に初めて到達する距離は 3 であり、最短経路(例 1—2—4—6)が 3 辺であるため エが正しい。

くわしく

幅優先探索は始点から距離の昇順にノードを確定するため、終点に初めて到達したときの距離がそのまま最短ホップ数になる。深さ優先では最短性が保証されない点と対比される。

本番での押さえどころ

試験のコツ

BFS では『各ノードに付く距離=最短ホップ数』であり、終点に最初に届いた距離を読む。

覚え方

『BFS で最初に着いた距離が最短』と覚える。

よくある誤り

ノード数(4 個)と辺数(3 本)を混同したり、遠回り経路を最短と誤るミスが多い。

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