本文主要是介绍写给妹妹的编程札记 4 - 搜索: 迷宫问题 - 深度优先搜索，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！
《写给妹妹的编程札记 3 - 穷举: 深度优先搜索/广度优先搜索》中， 我们了解到基本的深度优先搜索和广度优先搜索。 来点实战吧， 使用搜索技术来解决一些实际的问题。
首先来看看怎么使用深度优先搜索解决迷宫问题？
假设，输入的迷宫如下列数据表示：
第一行包含两个整数，分别表示行数 - r 和列数 - c
从第二行开始，包括r行， 每行c个字符。 “#”表示墙壁，不能通过； “.”表示空位，可以通过
我们需要解决的问题是，寻找从[0][0]这个位置，走到[r-1][c-1]这个位置的最短路径。
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#.......《写给妹妹的编程札记 3 - 穷举: 深度优先搜索/广度优先搜索》中讨论的是树的遍历，怎么跟迷宫关联到一起呢？
假设使用“@”表示人所在的位置，人在迷宫中不同位置的时候，属于不同的状态。 初始状态为: 人在[0][0]这个位置。 而目标状态为: 人在[r-1][c-1]这个状态。如果两个状态能够通过走一步到达，我们说两个状态是相连的。 比如[0][0] - [1][0]是相连的，因为人可以从[0][0]走一步到达[1][0]。我们就是需要找一条最短的路，从初始状态走到目标状态。状态之间的关联，不是一棵树，因为两个状态之间可能有多条路。但，我们还是可以类似地得到一棵搜索树：
由于实际状态之间关系是图， 所以搜索树上有很多相同的节点。 我们搜索的时候要避免重复处理这些重复的节点(状态)，因为从这些重复的状态开始的搜索树都是一样的，只会导致重复计算。在使用深度优先搜索的时候， 因为题目要求找出路径最短的方案，我们需要把所有的方案找出来，从中再挑一个路径最短的。 需要说明的是， 虽然说我们要把”所有“的方案找出来，如《写给妹妹的编程札记 2 - 穷举: 初识剪枝》提及， 如果找到一条路径比当前最好的要差，当然可以剪枝，不需要考虑，因为即使找到也不可能比当前解要好。
首先，把输入迷宫数据存储起来， 使用一个二维数据char** maze存储迷宫里面的空位和墙， 整数row表示迷宫的行数， col表示迷宫的列数：
int main()
{char** maze;int row, col;FILE* fin = fopen("in.txt", "r");while(2 == fscanf(fin, "%d%d", &row, &col)) {printf("\nrow=%d, col=%d\n", row, col);// Init maze and read input maze datamaze = new char*[row];for(int i = 0; i < row; i++) {maze[i] = new char[col + 1];fscanf(fin, "%s", maze[i]);printf("%s\n", maze[i]);}// SearchSearch(maze, row, col);// free maze datafor(int i = 0; i < row; i++) delete[] maze[i];delete[] maze;}fclose(fin);
}核心搜索逻辑，在函数Search(maze, row, col)中实现。 在搜索过程中，如上述描述， 我们需要记录某个状态是否已经达到过。每个状态都可以使用在迷宫中的位置表示， 所以，使用isVisited[x][y]表示当前路径是否经过位置(x, y)。 同时，申请一段空间int path[]来存储我们的迷宫游走路径。 每个位置，我们都可以往东西南北四个方向走动，所以，游走的路径只需要记录一个东西南北走动的序列即可。
void Search(char** maze, int row, int col)
{bool** isVisited;isVisited = new bool*[row];for(int i = 0; i < row; i++) {isVisited[i] = new bool[col];memset(isVisited[i], 0, sizeof(bool) * col);}int* path = new int[row * col];isVisited[0][0] = 1;DFS(maze, row, col, isVisited, path, 0, 0, 0);for(int i = 0; i < row; i++) delete[] isVisited[i];delete[] isVisited;delete[] path;
}
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>// N (-1, 0)
// S ( 1, 0)
// W ( 0, -1)
// E ( 0, 1)
int direction[4][2] = {{-1, 0}, {1, 0}, {0, -1}, {0, 1}
};void DFS(char** maze, int row, int col, bool** isVisited, int* path, int currX, int currY, int currStep)
{// 判断是否到达目标位置(row - 1, col - 1), 找到一个方案，输出该方案if (currX == (row - 1) && currY == (col - 1)) {for(int k = 0; k < currStep; k++) {switch(path[k]) {case 0: printf("N"); break;case 1: printf("S"); break;case 2: printf("W"); break;case 3: printf("E"); break;}}printf("\n");return;}// 如果没有到达目的地， 继续搜索: 尝试从当前位置 (currX, currY) 出发， 沿着四个方向走for (int k = 0; k < 4; k++) {// 计算沿着该方向走下去的新位置 (nextX, nextY)int nextX = currX + direction[k][0];int nextY = currY + direction[k][1];// 检查保证新位置在迷宫内，没有离开迷宫， 且是空位(不能走到墙里面)if ((nextX >= 0) && (nextX < row) && (nextY >= 0) && (nextY < col) && (maze[nextX][nextY] == '.')) {// 找到可以走的方向后， 需要判断这个新的位置是否已经走过，如果已经走过，我们继续会走就出现环路if (!isVisited[nextX][nextY]) {// 没有走过的新位置，做标记，准备优先走下去 (深度优先)// 1. 标记isVisited[nextX][nextY] = 1;path[currStep] = k;// 2. 继续搜索DFS(maze, row, col, isVisited, path, nextX, nextY, currStep + 1);// 3. 回溯，搜索完(nextX, nextY)开始的情况后，又回到节点(currX, currY), 继续下一个方向 (需要恢复，清除之前的标记)isVisited[nextX][nextY] = 0;}}}
}
row=3, col=4
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EESSErow=6, col=8
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