本文主要是介绍如何使用C语言实现简单迷宫(递归和非递归实现 含图例),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
1.非递归实现
简单迷宫:只有一条通路的迷宫
思路:在找迷宫通路的时候,我们往往是在给定入口(入口合法且为通路)的情况下,沿着入口的某个方向走(此方向是通路)。现给定走迷宫的方向:上、左、右、下,即优先朝“上”走,如果“上”不通,朝“左”走;如果“左” 不通,朝“右”走;“右”再不通的话,朝“下”走。每次在当前步cur可以走通的情况下,先将cur保存起来,并将其标记成已走过的步,然后判断下一步next(优先朝“上”)是否可以走通。在next可以走通的情况下,继续上述过程,直到找到出口。 但这里有一个问题,当cur步的上下左右均走不通的时候我们该怎么办呢?--->此时表明cur步走错了,我们不应该再将其保存起来,因为此时的cur不是路径的一部分,并且还应该将其标记成走错的步,然后回退到上一步,继续朝其它方向(假设开始cur是从“上”回退的,那么此时cur可以向“左”走)寻找通路。 前边提到如果cur可以走通,我们便将其保存起来,然后走next步,这里我们可以用“栈”保存路径。找到一个可以走通的cur便让其入栈(保存起来),如果cur步走错了的话再让其出栈(不保存走错的cur步)。这样我们便充分利用了栈“后进先出”的特性。
现给定一个简单迷宫如下图所示(0表示不通,1表示可以走通):
为了方便描述位置,我们用二维数组来表示其每个点坐标。
现给定入口坐标(3,1):
1.先判断入口坐标是否合法(坐标是否在边界,值是否为1)
2.在入口合法的情况下,先让其入栈保存,并标记成已走步(现为了简便,将其标记成2)
3.此时优先朝入口的上方寻找通路,如果next步可以走通,入栈保存next,并将其标记成已走步2
( 如果上方不通,朝左走,如果next步可以走通,入栈保存next,并将其标记成已走步2
如果左边不通,朝右走,如果next步可以走通,入栈保存next,并将其标记成已走步2
如果右边不通,朝下走,如果next步可以走通,入栈保存next,并将其标记成已走步2)
4.在每次入栈保存位置坐标之后,判断是否是出口,如果是出口,直接返回;如果不是,继续步骤3
具体寻找通路过程如下所示(上方的图形表示栈):
源代码如下:
//Stack.h:
#pragma once#define MAX_SIZE 100
#include <assert.h>
#include <stdio.h>typedef Position SDataType;
typedef struct Stack
{SDataType array[MAX_SIZE];int top; //size
}Stack;// 初始化
void StackInit(Stack *pStack)
{assert(pStack);pStack->top = 0;
}// 压栈
void StackPush(Stack *pStack, SDataType data)
{assert(pStack);if (MAX_SIZE == pStack->top){printf("栈已满\n");return;}pStack->array[pStack->top] = data;pStack->top++;
}//判空 空返回1
int StackEmpty(Stack *pStack)
{assert(pStack);if (0 == pStack->top)return 1;return 0;
}// 出栈
void StackPop(Stack *pStack)
{assert(pStack);if (StackEmpty(pStack)){printf("栈为空\n");return;}pStack->top--;
}// 返回栈顶元素
SDataType StackTop(Stack *pStack)
{assert(pStack);return pStack->array[pStack->top - 1];
}// 返回数据个数
int StackSize(Stack *pStack)
{assert(pStack);return pStack->top;
}
//Maze.h//简单迷宫(非递归)
#pragma oncetypedef struct Position
{int _x;int _y;
}Position;#define MAX_ROW 4
#define MAX_COL 4typedef struct Maze
{int _map[MAX_ROW][MAX_COL];
}Maze;//Maze.c
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include "Stack.h"//初始化迷宫
void InitMaze(Maze *m, int map[][MAX_COL])
{int i, j;if (NULL == m){return;}for (i = 0; i < MAX_ROW; i++){for (j = 0; j < MAX_COL; j++){m->_map[i][j] = map[i][j];}}
}//判断入口是否合法
int IsValidEntry(Maze *m, Position entry)
{assert(m); //保证迷宫存在if (0 == entry._x || entry._x == MAX_ROW - 1 || 0 == entry._y || entry._y == MAX_COL - 1) //在边界{return 1 == m->_map[entry._x][entry._y]; //如果存的是1,表示是通路;否则,不是通路}return 0; //不在边界则一定不是合法入口
}//判断是否是通路
int IsPass(Maze *m, Position cur)
{ //cur一定在迷宫中if (1 == m->_map[cur._x][cur._y]) //若cur步存的是1,则表示是通路{return 1;}return 0;
}//判断是否是出口
int IsExit(Maze *m, Position cur, Position entry)
{if (cur._x == entry._x && cur._y == entry._y) //如果cur等于entry(入口),表明不是出口{return 0;}if (0 == cur._x || cur._x == MAX_ROW - 1 || 0 == cur._y || cur._y == MAX_COL - 1) //在cur不是入口的前提下,如果cur在边界,则表明是出口{return 1;}return 0;
}//entry表示迷宫的入口,栈s保存走过的路径
void PassMaze(Maze *m, Position entry, Stack *s)
{Position cur,next;//先判断入口是否合法,不合法直接退出if (!IsValidEntry(m, entry)){printf("非法的迷宫入口!\n");return;}StackPush(s,entry); //入口合法,让其入栈while (!StackEmpty(s)) //栈不为空,表明有出口。若迷宫没有入口,则cur会一直出栈,直到空{cur = StackTop(s); //取栈顶(前提:栈不为空)m->_map[cur._x][cur._y] = 2; //标记一下,代表此位置已经走过if (IsExit(m, cur,entry)) //检测cur是否是出口,若为出口,直接返回退出{return;}//上next = cur;next._x -= 1;if (IsPass(m, next)){StackPush(s, next); //下一步可以走通,让其入栈,先保存起来continue;}//左next = cur;next._y -= 1;if (IsPass(m, next)){StackPush(s, next); //下一步可以走通,让其入栈,先保存起来continue;}//右next = cur;next._y += 1;if (IsPass(m, next)){StackPush(s, next); //下一步可以走通,让其入栈,先保存起来continue;}//下next = cur;next._x += 1;if (IsPass(m, next)){StackPush(s, next); //下一步可以走通,让其入栈,先保存起来continue;}StackPop(s); //上下左右均走不通,表明cur步走错了,让其出栈,不要出现在最终路径中m->_map[cur._x][cur._y] = 3; //标记走错的步为3}}//打印迷宫
void PrintMaze(Maze *m, int map[][MAX_COL])
{int i, j;if (NULL == m){return;}for (i = 0; i < MAX_ROW; i++){for (j = 0; j < MAX_COL; j++){printf("%d ", m->_map[i][j]);}printf("\n");}
}//打印最终路径
void Print(Stack *s)
{Position top;while (StackSize(s) > 1){top = StackTop(s);StackPop(s);printf("(%d,%d) <- ", top);}top = StackTop(s);printf("(%d,%d)\n", top);
}void TestMaze()
{int map[MAX_ROW][MAX_COL] = { { 0, 0, 0, 0},{ 0, 1, 0, 0},{ 0, 1, 1, 1},{ 0, 1, 0, 0}};Stack s;Position entry;Maze m;InitMaze(&m,map);PrintMaze(&m, map);printf("\n");StackInit(&s);entry._x = 3;entry._y = 1;PassMaze(&m, entry, &s);PrintMaze(&m, map);printf("\n");Print(&s);}
最终打印出来的路径如下图所示:
2.递归实现
思路:在给定入口(入口合法且为通路)的情况下,我们可以把入口的下一步,比如入口上方(上方为通路)作为新的入口点继续走迷宫,直到走完整个迷宫。
源代码如下:
//MazeR.h
//简单迷宫(递归)
#pragma oncetypedef struct Position
{int _x;int _y;
}Position;#define MAX_ROW 4
#define MAX_COL 4typedef struct Maze
{int _map[MAX_ROW][MAX_COL];
}Maze;//MazeR.c
#include <stdio.h>
#include <assert.h>//初始化
void InitMaze(Maze *m, int map[][MAX_COL])
{int i, j;if (NULL == m){return;}for (i = 0; i < MAX_ROW; i++){for (j = 0; j < MAX_COL; j++){m->_map[i][j] = map[i][j];}}
}//判断入口是否合法
int IsValidEntry(Maze *m, Position entry)
{assert(m); //保证迷宫存在if (0 == entry._x || entry._x == MAX_ROW - 1 || 0 == entry._y || entry._y == MAX_COL - 1) //在边界{return 1 == m->_map[entry._x][entry._y]; //如果存的是1,表示是通路;否则,不是通路}return 0; //不在边界则一定不是合法入口
}//判断是否是通路
int IsPass(Maze *m, Position cur)
{ //cur一定在迷宫中if (1 == m->_map[cur._x][cur._y]) //若cur步存的是1,则表示是通路{return 1;}return 0;
}//判断是否是出口
int IsExit(Maze *m, Position cur, Position entry)
{if (cur._x == entry._x && cur._y == entry._y) //如果cur等于entry(入口),表明不是出口{return 0;}if (0 == cur._x || cur._x == MAX_ROW - 1 || 0 == cur._y || cur._y == MAX_COL - 1) //在cur不是入口的前提下,如果cur在边界,则表明是出口{return 1;}return 0;
}int _PassMaze(Maze *m, Position entry, Position cur)
{Position next;if (IsPass(m, cur)){m->_map[cur._x][cur._y] = 2; //标记一下,代表此位置已经走过if (IsExit(m, cur, entry)) //检测cur是否是出口,若为出口,直接返回退出{return 1;}//上next = cur;next._x -= 1;if (_PassMaze(m, entry, next)) //递归时,next为下一次的入口,继续走迷宫{return 1;}//左next = cur;next._y -= 1;if (_PassMaze(m, entry, next)) //递归时,next为下一次的入口,继续走迷宫{return 1;}//右next = cur;next._y += 1;if (_PassMaze(m, entry, next)) //递归时,next为下一次的入口,继续走迷宫{return 1;}//下next = cur;next._x += 1;if (_PassMaze(m, entry, next)) //递归时,next为下一次的入口,继续走迷宫{return 1;}m->_map[cur._x][cur._y] = 3; //cur步走错了,标记成3}return 0;
}//entry表示入口,栈s保存走过的路径
void PassMaze(Maze *m, Position entry)
{//先判断入口是否合法,不合法直接退出if (!IsValidEntry(m, entry)){printf("非法的迷宫入口!\n");return;}_PassMaze(m, entry, entry); //第一个entry表示入口,第二个entry表示当前入口}//打印迷宫
void PrintMaze(Maze *m, int map[][MAX_COL])
{int i, j;if (NULL == m){return;}for (i = 0; i < MAX_ROW; i++){for (j = 0; j < MAX_COL; j++){printf("%d ", m->_map[i][j]);}printf("\n");}
}void TestMaze()
{int map[MAX_ROW][MAX_COL] = { { 0, 0, 0, 0 },{ 0, 1, 0, 0 },{ 0, 1, 1, 1 },{ 0, 1, 0, 0 } };Position entry;Maze m;InitMaze(&m, map);PrintMaze(&m, map);printf("\n");entry._x = 3;entry._y = 1;PassMaze(&m, entry);PrintMaze(&m, map);printf("\n");}
这篇关于如何使用C语言实现简单迷宫(递归和非递归实现 含图例)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!