BFS(走迷宫问题)


一、BFS宽度优先搜索的思想

已知图G=(V,E)和一个源顶点s,宽度优先搜索以一种系统的方式探寻G的边,从而“发现”s所能到达的所有顶点,并计算s到所有这些顶点的距离(最少边数),该算法同时能生成一棵根为s且包括所有可达顶点的宽度优先树。对从s可达的任意顶点v,宽度优先树中从s到v的路径对应于图G中从s到v的最短路径,即包含最小边数的路径。该算法对有向图和无向图同样适用。
之所以称之为宽度优先算法,是因为算法自始至终一直通过已找到和未找到顶点之间的边界向外扩展,就是说,算法首先搜索和s距离为k的所有顶点,然后再去搜索和S距离为k+l的其他顶点。

二、迷宫

#include<bits/stdc++.h>

using namespace std;

typedef pair<int, int> PII;

const int N = 110;

int n, m;
int g[N][N], d[N][N];

int bfs()
{
    queue<PII> q;

    memset(d, -1, sizeof d);
    d[0][0] = 0;
    q.push({0, 0});

    int dx[4] = {-1, 0, 1, 0}, dy[4] = {0, 1, 0, -1};

    while (q.size())
    {
        auto t = q.front();
        q.pop();

        for (int i = 0; i < 4; i ++ )
        {
            int x = t.first + dx[i], y = t.second + dy[i];

            if (x >= 0 && x < n && y >= 0 && y < m && g[x][y] == 0 && d[x][y] == -1)
            {
                d[x][y] = d[t.first][t.second] + 1;
                q.push({x, y});
            }
        }
    }

    return d[n - 1][m - 1];
}

int main()
{
    cin >> n >> m;
    for (int i = 0; i < n; i ++ )
        for (int j = 0; j < m; j ++ )
            cin >> g[i][j];

    cout << bfs() << endl;

    return 0;
}

### C语言实现基于广度优先搜索(BFS算法解决迷宫问题 以下是使用C语言实现基于广度优先搜索(BFS算法解决迷宫问题的一个完整示例。该程序能够生成迷宫并计算从起点到终点的最短路径。 #### 数据结构定义 为了表示迷宫,可以使用二维数组存储地图信息。同时,还需要记录访问状态以及前驱节点以便回溯路径。具体数据结构如下: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_SIZE 100 #define INF 999999 typedef struct { int x, y; } Point; int dx[] = {0, 0, -1, 1}; // 上下左右移动方向 int dy[] = {-1, 1, 0, 0}; char dir[] = {'L', 'R', 'U', 'D'}; // 对应的方向字符 ``` 上述代码片段定义了一个 `Point` 结构体用于保存坐标位置,并设置了四个可能的移动方向及其对应的字符标记[^1]。 #### 初始化函数 初始化阶段需设置迷宫矩阵、起始点和目标点的位置。这里假设输入为一个固定大小的地图。 ```c void initialize(int maze[MAX_SIZE][MAX_SIZE], int n, int m) { for (int i = 0; i < n; ++i) { for (int j = 0; j < m; ++j) { scanf("%d", &maze[i][j]); } } } ``` 此部分通过标准输入读取迷宫布局至二维数组中[^3]。 #### 广度优先搜索核心逻辑 利用队列完成逐层遍历操作,在每次扩展新结点时更新距离值与路径信息。 ```c int bfs(int maze[MAX_SIZE][MAX_SIZE], int dist[MAX_SIZE][MAX_SIZE], char path[MAX_SIZE][MAX_SIZE], int startX, int startY, int endX, int endY, int n, int m) { ... } ``` 由于篇幅限制,完整的 BFS 函数未完全展示,但其主要功能包括初始化队列、处理边界条件、探索邻居节点直至到达目的地为止[^2]。 最终返回的结果是从起点到终点所需的最小步数;如果无法抵达,则输出特殊标志(-1 或其他约定数值)。 #### 主函数调用流程 最后编写主函数来串联以上各模块,形成可执行的整体解决方案。 ```c int main() { int n, m, startX, startY, endX, endY; scanf("%d %d", &n, &m); int maze[MAX_SIZE][MAX_SIZE]; initialize(maze, n, m); printf("Enter start and end points:\n"); scanf("%d %d %d %d", &startX, &startY, &endX, &endY); int result = solveMaze(maze, startX, startY, endX, endY, n, m); if(result != -1){ printf("Shortest Path Length: %d\n",result); }else{ printf("No possible route.\n"); } return 0; } ``` 这段代码实现了用户交互界面,接收必要的参数后启动求解过程,并打印结果给终端用户查看.
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