迷宫实现递归版本C++

迷宫实现递归版本C++

问题描述：

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//题目:迷宫求解问题。

大致思路：

//1、入口，出口判断/程序终止判定:4个方位的坐标边界比较，表明到了出入口。
//2-1、求解原理1：暴力处理，从入口点开始，对其四个方向进行可行性判别，获取下一位置，重复，知道走到出口。
//2-2、求解原理2：对于有出口的迷宫，如果你一直靠右，或者靠左行走，必然能够走到出口。这个方案省去了1中暴力队每个方向的判别。
//3、走过的路线，具体坐标的值修改为2，然后将走过的点坐标入栈保存。
//4、优化点①：可能存在死胡同或者环形路线，那么必然会绕远路。所以对3、中的修改值为2改进为+=2，可以具体得出经过某位置几次
//5、优化点②：根据3、 4、可以判断出走过的没必要的路线，记录值为4的点，然后对栈进行出栈操作，可以做到优化部分路线。
//6、待完善点：没有给出迷宫最短路线的解答。
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//工程目录下 MazeMap.txt中的地图表示

//1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
//1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
//0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
//1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1
//1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1
//1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1
//1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1
//1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1
//1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1
//1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1
//1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1
//1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1
//1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
//1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
//1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
//1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
//1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
//1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
//1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
//1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

代码示例：

//由文件读取迷宫地图。
void GetMazeMap(int *a,int row,int col)
{
FILE *FOut;
fopen_s(&FOut,"MazeMap.txt", "r");

assert(FOut);

for (int i = 0; i < row; ++i)
{
for (int j = 0; j < col;)
{
char ch = fgetc(FOut);
if (ch == '0' || ch == '1')
{
a[i*col + j] = ch - '0';
++j;
}
}
}
}

//迷宫打印
void PrintMazeMap(int *a, int row, int col)
{
cout << "MazeMap:(row,col):(" << row <<","<< col <<")."<< endl;
for (int i = 0; i < row; ++i)
{
for (int j = 0; j < col; ++j)
{
cout << a[i*col + j] << " ";
}
cout << endl;
}
cout << endl;
}

//位置坐标类。
struct Step
{
int row;// 行
int col;//列
bool operator==(Step &s)
{
return row == s.row&&col == s.col;
}
};

//在程序中对迷宫进行遍历时除了坐标，更给出具体方向的类man
struct man
{
man(Step s, int d)
:_cur(s)
, _dir(d)
{}
Step _cur;
int _dir;// 0-3 表明4个方向

man nextPos(int dir)
{
Step cur = _cur;
dir = (dir+4) % 4;
switch (dir)
{
case 0:
cur.row--;
break;
case 1:
cur.col++;
break;
case 2:
cur.row++;
break;
case 3:
cur.col--;
break;
}
return man(cur, dir);
}
};

stack<man> paths;

//打印具体走过的迷宫路线的坐标（含方向）
void PrintPathStep()
{
while (!paths.empty())
{
man tmp = paths.top();
cout << "[" << tmp._cur.row << "," << tmp._cur.col << "]:" << tmp._dir << "" << "-->";

paths.pop();
}
cout << "Over!" << endl;
}

//给定map和入口点坐标，求迷宫解
void GetMazePaths(int *map, int row, int col, Step& entry)
{
//当前位置.
man m(entry, 0);
map[m._cur.row*col + m._cur.col] = 2;
paths.push(m);
while (1)
{
man top = paths.top();
man cur = top.nextPos(top._dir - 1);
//man cur = top.nextPos(top._dir + 1);   可替换上行，转换为靠右行。

if (cur._cur.col<0 || cur._cur.row<0 || cur._cur.col>=col || cur._cur.row>=row)
{
cout << "越界" << endl;
top._dir++;
//top._dir--;   可替换上行，转换为靠右行
paths.pop();
paths.push(top);
continue;
}
//边界，也就是出入口
if ((cur._cur.col == 0 || cur._cur.row == 0 || cur._cur.col == col-1 || cur._cur.row == row-1)
&&map[cur._cur.row*col + cur._cur.col] == 0)
{
cout << "这里是出入口" << endl;
if (!(cur._cur == entry))
{

map[cur._cur.row*col + cur._cur.col] = 2;
paths.push(cur);
cout << "得到出口" <<cur._cur.row<<" "<<cur._cur.col<< endl;
break;
}
}

//遍历：
//下一个位置为当前方向的下一个位置
if (map[cur._cur.row*col + cur._cur.col] != 1)
{
map[cur._cur.row*col + cur._cur.col] += 2;

if (map[cur._cur.row*col + cur._cur.col] == 4)
{
Step tmp;
tmp.row = cur._cur.row;
tmp.col = cur._cur.col;
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//回退过程。
while (paths.top()._cur.row != tmp.row || paths.top()._cur.col != tmp.col)
{
map[paths.top()._cur.row*col + paths.top()._cur.col] = 1;
paths.pop();
}
}
map[cur._cur.row*col + cur._cur.col] = 2;
paths.push(cur);
}
else
{
top._dir++;
//top._dir--;     可替换上行，转变为靠右行方案
paths.pop();
paths.push(top);
}
}
}

//递归方式求解迷宫路线问题。思路为靠左行方案
//注：递归方式没有如非递归方式的死胡同排除等优化，只是单纯的靠左行得到路线。
void GetNextAccessPath(int *map, int row, int col, man& entry)
{
man tmp(entry);
if (
(
entry._cur.row == row - 1
|| entry._cur.col == col - 1
||entry._cur.row == 0
//    || entry._cur.col == 0     //注，这一行的注释主要是明确出口的具体位置不是左边。   可以改进为结束判断是：该点是边界，但不是程序传入的迷宫入口。（即是出口）
)
&&    map[entry._cur.row*col + entry    ._cur.col] != 1
)
{
paths.push(entry);
return;
}
else
{
paths.push(entry);
tmp = entry.nextPos(entry._dir-1);
　　　　//获得下一个可以通行的位置
while (map[tmp._cur.row*col + tmp._cur.col] == 1)
{
tmp = entry.nextPos(tmp._dir+1);
}
entry = tmp;
GetNextAccessPath(map, row, col, entry);
}
}
void main()
{
int a[20][20] = {};
::GetMazeMap((int*)a, 20, 20);
Step ent = { 2, 0 };
man entm = { { 2, 0 }, 1 };
GetMazePaths((int*)a, 20, 20, ent);   //非递归方式
//GetNextAccessPath((int*)a, 10, 10, man(ent, 0));   //递归方式

::PrintMazeMap((int*)a, 20, 20);
::PrintPathStep();
system("pause");
}

运行结果实例：

得到出口19 2
MazeMap:(row,col):(20,20).
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1
1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 2 1 1
1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 2 1 1
1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 2 1 1
1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 2 1 1
1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 2 1 1
1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 2 1 1
1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 2 1 1
1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 2 1 1
1 1 0 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1
1 1 0 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 2 2 2 0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 2 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 2 1 2 0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 2 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 2 1 2 2 2 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

[19,2]:2--> [18,2]:3--> [17,2]:3--> [16,2]:3--> [15,2]:3--> [14,2]:3--> [14,3]:4--> [14,4]:0--> [15,4]:1--> [16,4]:1--> [17,4]:1--> [18,4]:5--> [18,5]:4--> [18,6]:4--> [17,6]:3-->
[16,6]:3--> [15,6]:3--> [14,6]:3--> [13,6]:3--> [12,6]:3--> [12,7]:4--> [12,8]:4--> [12,9]:4--> [12,10]:4--> [12,11]:4--> [12,12]:0--> [12,12]:3--> [12,13]:4--> [12,14]:4--> [12,15]:4-->
[12,16]:4--> [12,17]:4--> [11,17]:3--> [10,17]:3--> [9,17]:3--> [8,17]:3--> [7,17]:3--> [6,17]:3--> [5,17]:3--> [4,17]:3--> [3,17]:3--> [2,17]:3--> [2,16]:2--> [2,15]:2--> [2,14]:2-->
[2,13]:2--> [2,12]:2--> [2,11]:2--> [2,10]:2--> [2,9]:2--> [2,8]:2--> [2,7]:2--> [2,6]:2--> [2,5]:2--> [2,4]:2--> [2,3]:2--> [2,2]:2--> [2,1]:2--> [2,0]:2--> Over!

注：程序中的地图大小可由文件中定义给出。

然后数组表示可以改进为动态分配。

具体关于二维数组做参数或如何动态申请二维数组的方案可参考：Effective-C++.