回溯算法解迷宫问题(java版)

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SHQ5785 发表于 2023/12/25 13:52:24 2023/12/25
【摘要】 以一个M×N的长方阵表示迷宫,0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。设计程序,对任意设定的迷宫,求出从入口到出口的所有通路。下面我们来详细讲一下迷宫问题的回溯算法。(入口) 0 0 1 0 0 0 1 0   0 0 1 0 0 0 1 0   0 0 1 0 1 1 0 1   0 1 1 1 0 0 1 0   0 0 0 1 0 0 0 0   0 1 0 0 0 1 0 1   0 1 ...

以一个M×N的长方阵表示迷宫,0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。设计程序,对任意设定的迷宫,求出从入口到出口的所有通路。

下面我们来详细讲一下迷宫问题的回溯算法。
(入口) 0 0 1 0 0 0 1 0
   0 0 1 0 0 0 1 0
   0 0 1 0 1 1 0 1
   0 1 1 1 0 0 1 0
   0 0 0 1 0 0 0 0
   0 1 0 0 0 1 0 1
   0 1 1 1 1 0 0 1
   1 1 0 0 0 1 0 1
   1 1 0 0 0 0 0 0(出口)

该图是一个迷宫的图。1代表是墙不能走,0是可以走的路线。只能往上下左右走,直到从左上角到右下角出口。

做法是用一个二维数组来定义迷宫的初始状态,然后从左上角开始,不停的去试探所有可行的路线,碰到1就结束本次路径,然后探索其他的方向,当然我们要标记一下已经走的路线,不能反复的在两个可行的格子之间来回走。直到走到出口为止,算找到了一个正确路径。

程序如下,具体做法看注释即可。

package cn.edu.ujn.demo;

/** 
 * @author SHQ
 * 
 * 迷宫问题求解
 * 
 * 思路
 * 		递归+回溯
 * 
 * 		按照右-->左-->下-->上的顺序寻路,已走过的路径用5标志
 * 
 * 
 */  
public class MiGong {  
  
    public static void main(String[] args) {  
		int maxRow,maxLine,p;
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        Pattern pattern = Pattern.compile("[ ]+");
        String s = in.nextLine();
        String [] str = pattern.split(s);
        // 获取行
        maxRow = Integer.parseInt(str[0]);
        // 获取列
        maxLine = Integer.parseInt(str[1]);
        // 获取能量值
//        p = Integer.parseInt(str[2]);
        
        int [][] array = new int [maxRow][maxLine];
        for(int i = 0; i < maxRow; i++){
            for(int j = 0; j < maxLine; j++){
            	array[i][j] = in.nextInt();
            }
        }
    	
        Long start = System.currentTimeMillis();  
        new MiGong().check(0, 0, array, maxRow, maxLine);
        Long end = System.currentTimeMillis();  
        System.out.println("耗时:" + (end-start) + "ms");
    }  
     /**
     * 制定走的规则
     * @param i
     * @param j
     * @param array
     * @param maxRow
     * @param maxLine
     */
    private void check(int i, int j, int[][] array, int maxRow, int maxLine) 	{
        // 递归出口(如果到达右下角出口)  
        if (i == maxRow - 1 && j == maxLine - 1) {  
            print(array, maxRow, maxLine);
            return;  
        }  
  
        //向右走  
        if (canMove(i, j, i, j + 1, array, maxRow, maxLine)) {
        	// 已走过的点置标志位5
            array[i][j] = 5;  
            // 从下一个点继续寻路
            check(i, j + 1, array, maxRow, maxLine);
            // 均不可行,则恢复现场
            array[i][j] = 0;  
        }  
        //向左走  
        if (canMove(i, j, i, j - 1, array, maxRow, maxLine)) {
        	// 标记为已走
            array[i][j] = 5;
            // 递归调用
            check(i, j - 1, array, maxRow, maxLine);
            array[i][j] = 0;  
        }  
        //向下走  
        if (canMove(i, j, i + 1, j, array, maxRow, maxLine)) {  
            array[i][j] = 5;  
            check(i + 1, j, array, maxRow, maxLine);  
            array[i][j] = 0;  
        }  
        //向上走  
        if (canMove(i, j, i - 1, j, array, maxRow, maxLine)) {  
            array[i][j] = 5;  
            check(i - 1, j, array,maxRow, maxLine);  
            array[i][j] = 0;  
        }  
 }   
    /**
     * 判断[i,j]-->[targetI,targetJ]是否可行
     * @param i
     * @param j
     * @param targetI
     * @param targetJ
     * @param array
     * @param maxRow
     * @param maxLine
     * @return boolean 可否通过
     */
    private boolean canMove(int i, int j, int targetI, int targetJ, int[][] array, int maxRow, int maxLine) {
//        System.out.println("从第" + (i + 1) + "行第" + (j + 1) + "列,走到第" + (targetI + 1) + "行第" + (targetJ + 1) + "列");  
        if (targetI < 0 || targetJ < 0 || targetI >= maxRow || targetJ >= maxLine) {  
//            System.out.println("到达最左边或最右边,失败了");  
            return false;  
        }  
        if (array[targetI][targetJ] == 1) {  
//            System.out.println("目标是墙,失败了");  
            return false;  
        }  
        //避免在两个空格间来回走  
        if (array[targetI][targetJ] == 5) {
//            System.out.println("来回走,失败了");  
            return false;  
        }

        return true;  
    }  
    /**
     * 打印可行路径
     * @param array
     * @param maxRow
     * @param maxLine
     */
    private void print(int [][] array, int maxRow, int maxLine) { 
        System.out.println("得到一个解:");  
        for (int i = 0; i < maxRow; i++) {  
            for (int j = 0; j < maxLine; j++) {  
                System.out.print(array[i][j] + " "); 
            }  
            System.out.println();  
        }  
    }  
} 

计算结果如下:
这里写图片描述这里写图片描述
这里写图片描述这里写图片描述

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