Breadth First Search Bfs

Stell dir vor, du hast dein Handy verloren. Panik bricht aus! Es könnte überall sein! Unter dem Sofa, im Kühlschrank (ja, das ist schon passiert!), oder schlimmer noch, in dem mysteriösen "Chaos-Schrank", in dem Socken und längst vergessene Krimskrams-Dinge ein Eigenleben führen.

Wie gehst du vor? Fängst du an, wild durch die Wohnung zu rennen und jedes einzelne Objekt umzuwerfen? Vermutlich nicht. Du beginnst wahrscheinlich systematisch. Du schaust zuerst im Wohnzimmer, und zwar überall im Wohnzimmer: Auf dem Sofa, unter dem Sofa, auf dem Couchtisch, unter dem Couchtisch, und so weiter. Dann geht's weiter ins nächste Zimmer, zum Beispiel die Küche, und da wiederholst du das Spiel.

Genau das macht im Prinzip auch die Breitensuche, auf Englisch Breadth First Search (BFS), aber eben in der Welt der Computer. Stell dir vor, dein Computer muss in einem riesigen Netzwerk von Freunden, Webseiten oder Möglichkeiten etwas finden. Anstatt wie ein hyperaktiver Hamster im Rad ziellos herumzuwuseln, geht er strategisch vor.

Die freundliche Nachbarschafts-Suche

BFS funktioniert wie eine super freundliche Nachbarschafts-Suche. Stell dir vor, du suchst den besten Bäcker der Stadt. Du beginnst damit, deine direkten Nachbarn zu fragen. "Kennt ihr einen guten Bäcker?" Jeder Tipp, den du bekommst, ist ein neuer Nachbar. Und jeder dieser Nachbarn wird dann wiederum gefragt, ob er noch weitere Bäcker kennt.

Der Witz dabei: Du gehst "breit" vor. Du fragst zuerst alle in deiner unmittelbaren Umgebung, bevor du dich weiter weg wagst. Das ist wie eine Welle, die sich ausbreitet. Zuerst die unmittelbaren Freunde, dann die Freunde der Freunde, dann die Freunde der Freunde der Freunde... bis du schließlich den Meisterbäcker gefunden hast, der die Croissants backt, für die Leute anscheinend bereit sind, ihre Großmutter zu verkaufen.

Bei der BFS wird zuerst die "erste Ebene" untersucht, dann die "zweite Ebene", und so weiter. Und warum ist das so clever? Weil du so garantierst, dass du den Gesuchten auf dem kürzesten Weg findest. Wenn dein Handy unter dem Sofakissen liegt, wirst du es finden, bevor du den Chaos-Schrank durchwühlen musst.

Ein Labyrinth und der hungrige Roboter

Stell dir vor, ein kleiner, hungriger Roboter steht am Eingang eines Labyrinths. Sein Ziel: Der riesige, glitzernde Schokoladenkuchen, der am anderen Ende auf ihn wartet. Der Roboter hat aber nur eine begrenzte Batterie. Er muss den Kuchen auf dem kürzesten Weg finden, sonst bleibt er mitten im Labyrinth liegen und verhungert (oder wird zumindest sehr, sehr traurig).

BFS ist für diesen Roboter wie ein Lebensretter! Er untersucht zuerst alle Wege, die direkt vom Eingang abgehen. Dann alle Wege, die von diesen Wegen abgehen, und so weiter. So stellt er sicher, dass er nicht unnötige Schleifen dreht und seine Batterie verschwendet. Der Kuchen, so süß und verlockend, rückt in greifbare Nähe!

Das ist natürlich vereinfacht dargestellt. In Wahrheit verwendet BFS Datenstrukturen wie Warteschlangen, um die Reihenfolge der zu untersuchenden "Knoten" (so nennt man die Punkte im Netzwerk) zu verwalten. Aber lass uns das mal außer Acht lassen. Wichtig ist: Es geht darum, systematisch und "breit" vorzugehen.

BFS im echten Leben: Mehr als nur Algorithmen

Breitensuche ist aber nicht nur etwas für Computernerds oder Roboter mit Kuchenproblemen. Sie steckt überall im echten Leben, oft ohne dass wir es merken.

• Social Media: Wenn du auf Facebook oder Instagram jemanden suchst, durchkämmt die Plattform im Hintergrund wahrscheinlich ein Netzwerk von Freunden, Freunden von Freunden usw., um die Person zu finden.
• Navigation: Navigationssysteme verwenden BFS (oder ähnliche Algorithmen), um die kürzeste Route von A nach B zu finden. Sie berücksichtigen dabei Faktoren wie Entfernung, Verkehr und Straßensperrungen.
• Spielentwicklung: Bei der Entwicklung von Computerspielen wird BFS oft verwendet, um den kürzesten Weg für eine Spielfigur zu einem bestimmten Ziel zu finden, oder um alle erreichbaren Bereiche in einem Level zu bestimmen.

Die eigentliche Schönheit der BFS liegt in ihrer Einfachheit und Effektivität. Sie ist eine Erinnerung daran, dass manchmal der systematische, überlegte Ansatz zum Ziel führt, auch wenn die Situation chaotisch und unübersichtlich erscheint.

Und wer weiß, vielleicht hilft dir die nächste Anwendung von BFS ja auch dabei, dein Handy wiederzufinden – bevor es im Chaos-Schrank für immer verschwindet!