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應用棧求解迷宮問題(C++實現)

棧是資料結構中一種重要的線性結構,限定僅在表尾進行插入和刪除操作的線性表,因此我們也可以認為它是一種特殊的線性表。由於棧的這個特點,我們又可以稱其為後進先出的結構。如圖所示:

wKioL1cLi_vRu4ebAAARqXsqTA8989.png

       由於棧具有後進先出的性質我們可以利用,是程式設計中一個有用的工具。利用棧我們可以來實現數制轉換、字尾表示式求值、迷宮求解等等。在書本上我們可以看到用C語言實現的簡單思路,但是程式仍舊存在許多bug。今天,我想嘗試用強大的C++來實現。

      迷宮問題的求解思路大致則是從入口出發,順著某一方向向前探索,若能走通,則繼續向前探索;若不能走通,則換一方向進行探索,直至所有可能的通路都探索完為止。利用棧的特性,我們可以將探索過可通的路依次進棧,如果遇到不通的路則進行出棧操作,進行回退,重複探索。


       ps:為了方便起見我利用了一個記事本來存放迷宮,用1表示不通,0表示通路。將走過的路程標註為2.

程式碼實現:

struct Pos	 //可通過下標訪問位置
{
	int _ROW;
	int _COL;
};

void GetMaze(int *a,int n)	//從檔案中讀出迷宮地圖
{
	FILE* fout=fopen("Maze.txt","r");
	assert(fout);
	for(int i=0; i<n; i++)
	{
		for(int j=0; j<n; 
			)
		{
			char ch=fgetc(fout);
			if(ch=='0' || ch=='1')
			{
				a[i*n+j]=ch-'0';
				++j;
			}
			else
			{
				   continue;
			}
		}
	}
	fclose(fout);
}

bool CheckIsAccess(int *a,int n,Pos next)//檢查是否為通路
{
	assert(a);
	if( (next._ROW>=0) && (next._ROW<n) && (next._COL>=0) && (next._COL<n) && (a[next._ROW*n+next._COL]==0))
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

bool MazePath(int *a,int n,Pos& entry,stack<Pos>& path)	   //探索過程
{
	Pos cur=entry;
	path.push(cur);
	while(!path.empty())
	{
		Pos next=cur;
		a[cur._ROW*n+cur._COL]=2;
		
		if(next._ROW==n-1) /*|| next._ROW==0 || next._COL==n-1 ||  next._COL==0*/
		{
			return true;
		}
		//判斷上下左右是否為通路 
		next=cur;
		next._ROW--;// 上
		if(CheckIsAccess(a,n,next))
		{	
			cur=next;
			path.push(cur);
			continue;
		}
		next=cur;
		next._ROW++;//下
		if(CheckIsAccess(a,n,next))
		{
			cur=next;
			path.push(cur);
			continue;
		}
		next=cur;
		next._COL--;//左
		if(CheckIsAccess(a,n,next))
		{
			cur=next;
			path.push(cur);
			continue;
		}
		next=cur;
		next._COL++;//右
		if(CheckIsAccess(a,n,next))
		{
			cur=next;
			path.push(cur);
			continue;
		}
		//回退
		cur=path.top();
		path.pop();
		
	}					   
}



void PrintMaze(int *a,int n)   //輸出迷宮
{
	for(int i=0; i<n; i++)
	{
		for(int j=0; j<n; j++)
		{
		    cout<<a[i*n+j]<<" ";
		}
		cout<<endl;
	}	
}