尋找最短迷宮路徑/電路佈線問題(C++描述)
基本思想和尋找迷宮路徑一致 https://mp.csdn.net/postedit/81980772 只是本文中找的是最短的路徑,而這一思想也經常用於電路佈線。主要方法是深度優先搜尋和回溯法。
基本的方法是從起始點開始,對其 上,右,下,左四個方向的位置進行距離標定,如果在某一方向上沒有障礙物則標定此方向距離起始點的距離,並且將此方向的位置放入佇列等待下次從此位置繼續開始標定。當然如果有障礙物則不標定。我們可以知道標識是否有障礙物的矩陣map還肩負著標識距離的重任,當然為了和1不發生衝突,距離值多加了2,這樣很巧妙的利用了標識陣列來標定距離,避免了重新開闢記憶體節省了記憶體。
從終點開始回溯,回溯的依據就是距離和標識點是差2的關係,其實這種關係從起始位置的設立map[start.first][start.second] = 2;就已經形成了。
程式碼如下:
#include<iostream> #include<queue> #include<vector> #include<utility> using namespace std; bool findPath(vector<vector<int>>& mapIn,pair<int,int>& start,pair<int,int>& finish,vector<pair<int,int>>& path) { if (mapIn.empty()) { return false; } int pathLength; if (start.first == finish.first&&start.second == finish.second){ pathLength = 0; return true; } //方向設定 vector<pair<int, int>> offset = { { 0,1 },{ 1,0 },{ 0,-1 },{ -1,0 } };//分別代表右,下,左,上四個方向 //初始化迷宮外面的障礙牆,這是為了處理邊界位置時比較方便 int n = mapIn.size(); vector<int> vtemp(n + 2, 1); vector<vector<int>> map(n + 2, vtemp); for (int i = 1; i <= n; i++) for (int j = 1; j <= n; j++) {//把之前的障礙搬到新的地圖中 map[i][j] = mapIn[i - 1][j - 1]; } pair<int, int> here=start; map[start.first][start.second] = 2; //1表示障礙,0表示可以通過,大於1表示相距起始點的距離(0+2) int numOfNbrs=4; //對可達到的位置做標記 queue<pair<int, int>> q; pair<int, int> nbr; do { for (int i = 0; i < numOfNbrs; i++) { nbr.first = here.first + offset[i].first; nbr.second = here.second + offset[i].second; if (map[nbr.first][nbr.second] == 0) {//對可標記的位置做標記 map[nbr.first][nbr.second] = map[here.first][here.second] + 1; if (nbr.first == finish.first&&nbr.second == finish.second) {//已經到達終點,結束 break; } q.push(nbr); } } if (nbr.first == finish.first&&nbr.second == finish.second) {//已經到達終點,結束 break; } //終點還沒到達,是否可以移到之前的第一個nbr if (q.empty()) {//沒有可以到達的路徑 return false; } here = q.front(); q.pop(); } while (true); pathLength = map[finish.first][finish.second] - 2;//最短的距離 cout << pathLength << endl; //回溯追蹤最短路徑經過的點 path.clear(); path.resize(pathLength); here = finish; //從終點開始追蹤 for (int j = pathLength - 1; j >= 0; j--) { path[j] = here; for (int i = 0; i < numOfNbrs; i++) { nbr.first = here.first + offset[i].first; nbr.second = here.second + offset[i].second; if (map[nbr.first][nbr.second] == j + 2) { break;//找到了滿足條件的位置,而且滿足條件的位置一定能找到 } } here = nbr;//儲存,下次繼續從此點開始尋找 } return true; } int main() { vector<vector<int>> mapIn = { { 0,1,1,0,1,1 }, { 0,0,1,0,1,0 }, { 0,0,1,0,0,0 }, { 1,0,0,0,1,0 }, { 0,1,1,1,0,0 }, { 0,1,1,1,0,0 } }; pair<int, int> start(0,0); pair<int, int> finish(6, 6); vector<pair<int, int>> path; if (findPath(mapIn, start, finish, path)) { for (pair<int, int> pa : path) {//輸出經過的位置,包含終點,不含起始點 cout << pa.first << " " << pa.second << endl; } } return 0; }
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