深度优先搜索（DFS）数据结构中的应用

深度优先搜索（DFS）是一种经典的树和图的遍历算法。它通过一条路径尽可能深地搜索树的分支，当节点v的所在边已经被探寻过，搜索将回溯到发现节点v的那条边的起始节点。这一过程一直进行到已发现从源节点可达的所有节点为止。

以下是使用DFS在树状数据结构中搜索包含特定关键字的节点的一个典型实现：

using System;
using System.Collections.Generic;

public class TreeSearch
{
    public static void Main()
    {
        // 假设这是树的根节点
        var rootNode = new Node { DisplayName = "Root", Children = new List<Node>() };

        // 添加一些示例节点
        rootNode.Children.Add(new Node { DisplayName = "Child1", Children = new List<Node>() });
        rootNode.Children.Add(new Node { DisplayName = "Child2", Children = new List<Node>() });

        // 调用搜索函数，搜索包含"keyword"的节点
        var matchingItems = SearchNodesContaining(rootNode, "keyword");

        // 输出匹配的节点
        foreach (var item in matchingItems)
        {
            Console.WriteLine(item.DisplayName);
        }
    }

    // 搜索包含特定关键字的节点的函数
    private static List<Node> SearchNodesContaining(Node node, string searchTerm)
    {
        var matchingItems = new List<Node>();
        var searchStack = new Stack<Node>();
        
        searchStack.Push(node);

        while (searchStack.Count > 0)
        {
            var currentNode = searchStack.Pop();//弹栈
            
            if (currentNode.DisplayName.Contains(searchTerm))
            {
                matchingItems.Add(currentNode);
            }

            foreach (var child in currentNode.Children)
            {
                searchStack.Push(child);//压栈，递归遍历，将不同层级的节点循环插入此栈中，让最下层的子节点在栈的最上面，实现深度优先搜索
            }
        }

        return matchingItems;
    }
}

// 定义树节点的类
public class Node
{
    public string DisplayName { get; set; }
    public List<Node> Children { get; set; } = new List<Node>();
}

在上述代码中，我们首先定义了一个Node类来表示树中的节点，其中包含节点的名称和子节点列表。然后在Main方法中创建了一个树的示例结构，并调用了SearchNodesContaining方法来搜索包含特定关键字的节点。

SearchNodesContaining方法接收一个节点和一个要搜索的关键字作为参数，并返回一个包含所有匹配节点的列表。方法内部使用了一个栈searchStack来存储待访问的节点，并通过一个while循环来遍历整个树。如果当前节点的DisplayName包含搜索关键词，则将该节点加入到matchingItems列表中。同时，还会遍历当前节点的所有子节点，并将它们压入栈中，以便后续处理。

最后，我们遍历并输出matchingItems列表中的所有节点名称，这些节点都是包含指定关键字的。通过这种方式，DFS帮助我们高效地在树状数据结构中找到所需的信息。

 

补充说明：栈（Stack）是一种特殊的线性数据结构，其特点是只能在一端（称为栈顶）进行添加或删除操作，遵循后进先出（LIFO，Last In First Out）的原则。这意味着最后一个进入栈的元素总是第一个被取出。

         栈的主要特性包括：

1. 后进先出：栈的顶部是最新的元素，每次添加或删除操作都在栈顶进行。

2. 单一入口出口：栈只有一个入口和一个出口，即栈顶。

3. 栈顶指针：栈通常使用一个指针来指向栈顶元素。

4. 栈的存储结构：栈可以使用数组或者链表来实现，但最常见的是使用数组来实现。

5. 栈的操作：栈的基本操作包括压栈（push）、弹栈（pop）、查看栈顶元素（peek）、判断栈是否为空（isEmpty）等。

栈的应用非常广泛，例如在计算机程序设计中，函数调用、递归、表达式求值、状态机等都离不开栈的使用。

DFS XML搜索图示：