
【計】 backward edge
after; back; behind; offspring; queen
【醫】 meta-; post-; retro-
always; at; be partial to; direction; face; out; to; toward
【醫】 ad-; ak-; ob-
brim; rim; side
【化】 edge
【醫】 brim; fringe; rim
在計算機科學與圖論領域,"後向邊"對應的英文術語為"back edge",特指有向圖中連接當前節點與其祖先節點的特殊邊。該概念最早由Robert Tarjan在1972年關于深度優先搜索(DFS)算法的研究中提出,現已成為圖遍曆算法分析的核心要素。
根據《算法導論》(MIT Press)的定義,後向邊在DFS遍曆過程中具有雙重特征:既指向已訪問節點,又與該節點存在祖先後代關系。這種邊的存在直接揭示了圖的循環結構,因此在強連通分量檢測、拓撲排序等算法中具有關鍵作用。
IEEE Transactions on Computers的實證研究表明,後向邊的識别效率直接影響DFS算法的時間複雜度。通過維護節點的訪問狀态标記(discovery/finished)和精确的時間戳記錄,算法可在O(1)時間内完成後向邊判定。這種判定機制已被集成到主流算法庫如Boost Graph Library的實現中。
在編譯器優化領域,後向邊分析支撐着控制流圖的關鍵路徑識别。LLVM編譯框架的技術文檔顯示,通過後向邊檢測可準确劃分循環結構,為指令調度和寄存器分配提供數據依賴關系依據。這種應用已延伸至現代JIT編譯器(如V8引擎)的熱點代碼優化環節。
在深度優先搜索(DFS)算法中,後向邊(Back Edge)是圖中邊的分類之一,具體含義如下:
後向邊指在DFS遍曆生成的樹中,從某個節點指向其祖先節點的邊。例如,若節點u是節點v的子孫,且存在邊u→v,則該邊為後向邊。這種邊在圖中通常與環路檢測相關,因為後向邊的存在意味着圖中存在環。
後向邊的關鍵特征是形成返祖路徑,而前向邊和交叉邊通常不影響環的檢測。
後向邊是DFS遍曆中用于識别環路的重要概念,體現了圖中節點間的逆向依賴關系。
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