Breadth-First-Suche, auch bekannt als Breitensuche oder BFS, ist ein grundlegender Algorithmus in der Informatik, der in der Graphentheorie weit verbreitet ist. Es handelt sich um eine Methode zum Durchsuchen und Traversieren von gerichteten oder ungerichteten Graphen. Der Name leitet sich von der Tatsache ab, dass dieser Algorithmus den Graphen schichtweise durchsucht, beginnend mit der Wurzel bzw. dem gewählten Startknoten, und sich dann schrittweise in Richtung der Nachbarknoten vorarbeitet.
Die Breitensuche ist besonders nützlich, um den kürzesten Pfad oder die minimale Kosten zwischen zwei Knoten in einem Graphen zu finden. Durch die Verwendung einer Queue-Datenstruktur speichert die Breitensuche die zu überprüfenden Knoten, indem sie sie nacheinander in die Warteschlange einreiht und das FIFO (First-In-First-Out)-Prinzip anwendet. Dies ermöglicht es, die Schichten des Graphen in der Reihenfolge ihres Auftretens zu durchlaufen.
Im Gegensatz zur Tiefe-First-Suche, die den Graphen so tief wie möglich durchsucht, bevor sie sich zurückzieht, arbeitet die Breitensuche auf jeder Schicht des Graphen mithilfe der Queue-Methode. Dieser Algorithmus ist effizient, da er jeden Knoten nur einmal besucht und somit eine lineare Zeitkomplexität von O(V+E) aufweist, wobei V die Anzahl der Knoten und E die Anzahl der Kanten im Graphen ist.
Die Breitensuche findet Anwendungen in verschiedenen Bereichen der Informatik, wie beispielsweise der Netzwerkdiagnose, der künstlichen Intelligenz und der Datenbanksysteme. Durch die Verbindung von BFS mit anderen Algorithmen können komplexe Probleme wie kürzeste Wege, Zusammenhangskomponenten oder Erreichbarkeitsanalysen gelöst werden.
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