C语言广度优先搜索之迷宫（队列）

变量 head 和 tail 是队头和队尾指针， head 总是指向队头， tail 总是指向队尾的下一个元素。每个点的 predecessor 成员也是一个指针，指向它的前趋在 queue 数组中的位置。如下图所示：



广度优先是一种步步为营的策略，每次都从各个方向探索一步，将前线推进一步，图中的虚线就表示这个前线，队列中的元素总是由前线的点组成的，可见正是队列先进先出的性质使这个算法具有了广度优先的特点。广度优先搜索还有一个特点是可以找到从起点到终点的最短路径，而深度优先搜索找到的不一定是最短路径。

#include <stdio.h>
#define MAX_ROW 5
#define MAX_COL 5
struct point { int row, col, predecessor; } queue[512];
int head = 0, tail = 0;
void enqueue(struct point p)
{
	queue[tail++] = p;
}
struct point dequeue(void)
{
	return queue[head++];
}
int is_empty(void)
{
	return head == tail;
}
int maze[MAX_ROW][MAX_COL] = {
	0, 1, 0, 0, 0,
	0, 1, 0, 1, 0,
	0, 0, 0, 0, 0,
	0, 1, 1, 1, 0,
	0, 0, 0, 1, 0,
};
void print_maze(void)
{
	int i, j;
	for (i = 0; i < MAX_ROW; i++) {
		for (j = 0; j < MAX_COL; j++)
		printf("%d ", maze[i][j]);
		putchar('\n');
	}
	printf("*********\n");
}

void visit(int row, int col)
{
	struct point visit_point = { row, col, head-1 };
	maze[row][col] = 2;
	enqueue(visit_point);
}
int main(void)
{
	struct point p = { 0, 0, -1 };
	maze[p.row][p.col] = 2;
	enqueue(p);
	while (!is_empty()) {
		p = dequeue();
		if (p.row == MAX_ROW - 1 /* goal */
		&& p.col == MAX_COL - 1)
		break;
		if (p.col+1 < MAX_COL /* right */
		&& maze[p.row][p.col+1] == 0)
		visit(p.row, p.col+1);
		if (p.row+1 < MAX_ROW /* down */
		&& maze[p.row+1][p.col] == 0)
		visit(p.row+1, p.col);
		if (p.col-1 >= 0 /* left */
		&& maze[p.row][p.col-1] == 0)
		visit(p.row, p.col-1);
		if (p.row-1 >= 0 /* up */
		&& maze[p.row-1][p.col] == 0)
		visit(p.row-1, p.col);
		print_maze();
	}
	if (p.row == MAX_ROW - 1 && p.col == MAX_COL - 1)
	{
		printf("(%d, %d)\n", p.row, p.col);
		while (p.predecessor != -1) {
			p = queue[p.predecessor];
			printf("(%d, %d)\n", p.row,	p.col);
		}
	} else
	printf("No path!\n");
	return 0;
}

运行结果如下：

[root@localhost arithmetic]# ./maze2.out 
2 1 0 0 0 
2 1 0 1 0 
0 0 0 0 0 
0 1 1 1 0 
0 0 0 1 0 
*********
2 1 0 0 0 
2 1 0 1 0 
2 0 0 0 0 
0 1 1 1 0 
0 0 0 1 0 
*********
2 1 0 0 0 
2 1 0 1 0 
2 2 0 0 0 
2 1 1 1 0 
0 0 0 1 0 
*********
2 1 0 0 0 
2 1 0 1 0 
2 2 2 0 0 
2 1 1 1 0 
0 0 0 1 0 
*********
2 1 0 0 0 
2 1 0 1 0 
2 2 2 0 0 
2 1 1 1 0 
2 0 0 1 0 
*********
2 1 0 0 0 
2 1 2 1 0 
2 2 2 2 0 
2 1 1 1 0 
2 0 0 1 0 
*********
2 1 0 0 0 
2 1 2 1 0 
2 2 2 2 0 
2 1 1 1 0 
2 2 0 1 0 
*********
2 1 0 0 0 
2 1 2 1 0 
2 2 2 2 2 
2 1 1 1 0 
2 2 0 1 0 
*********
2 1 2 0 0 
2 1 2 1 0 
2 2 2 2 2 
2 1 1 1 0 
2 2 0 1 0 
*********
2 1 2 0 0 
2 1 2 1 0 
2 2 2 2 2 
2 1 1 1 0 
2 2 2 1 0 
*********
2 1 2 0 0 
2 1 2 1 2 
2 2 2 2 2 
2 1 1 1 2 
2 2 2 1 0 
*********
2 1 2 2 0 
2 1 2 1 2 
2 2 2 2 2 
2 1 1 1 2 
2 2 2 1 0 
*********
2 1 2 2 0 
2 1 2 1 2 
2 2 2 2 2 
2 1 1 1 2 
2 2 2 1 0 
*********
2 1 2 2 0 
2 1 2 1 2 
2 2 2 2 2 
2 1 1 1 2 
2 2 2 1 2 
*********
2 1 2 2 2 
2 1 2 1 2 
2 2 2 2 2 
2 1 1 1 2 
2 2 2 1 2 
*********
2 1 2 2 2 
2 1 2 1 2 
2 2 2 2 2 
2 1 1 1 2 
2 2 2 1 2 
*********
(4, 4)
(3, 4)
(2, 4)
(2, 3)
(2, 2)
(2, 1)
(2, 0)
(1, 0)
(0, 0)