C语言实现创建迷宫及求解最短路径

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本文介绍了如何使用C语言通过深度优先搜索算法生成迷宫,以及利用广度优先搜索算法求解从起点到终点的最短路径。通过这两个算法,可以创建并解决随机迷宫问题,有助于理解图论和搜索算法。

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C语言实现创建迷宫及求解最短路径

迷宫是一个有趣的问题,我们可以用计算机来创建和解决迷宫。本篇文章将介绍如何在C语言中实现迷宫生成和最短路径求解。

  1. 迷宫的数据结构

为了表示迷宫,在C语言中,我们可以使用二维数组。迷宫的每个格子可以表示为一个0或1,0表示可以通过,1表示不能通过。如下所示:

int maze[N][N] = {
    {0, 1, 0, 0, 0},
    {0, 1, 0, 1, 0},
    {0, 0, 0, 0, 0},
    {0, 1, 1, 1, 0},
    {0, 0, 0, 1, 0},
};

在这个例子中,迷宫的大小为5x5,其中(0, 0)表示起点,(4, 3)表示终点。我们需要找到一条从起点到终点的最短路径。

  1. 迷宫生成算法

迷宫的生成算法有很多种,本文介绍一种常见的深度优先搜索算法。具体步骤如下:

  1. 将所有的格子标记为1。
  2. 从起点开始,将其标记为0。
  3. 按照顺序随机选择一个相邻格子(上下左右),如果其值为1,则将其标记为0,同时把这个格子和之前的格子之间的墙壁打通。然后继续从这个格子开始执行步骤3,直到所有格子都被标记为0。

代码如下:

<
#include #include #define N1 9 #define N2 8 #define T N1*N2 #define M 4 char B[N1+1][N2+1]; int count=0; //记录路径条数 typedef struct node1 { int a1; int a2; }find,direct[M+1]; typedef struct { int b1; int b2; int id; }site; typedef struct //顺序栈 { site ht[T]; int top; }Stack; void Push(Stack *s,int a,int b) { s->top++; s->ht[s->top].b1=a; s->ht[s->top].b2=b; } void Gettop(Stack * s,int *a,int *b) { *a=s->ht[s->top].b1; *b=s->ht[s->top].b2; } void create(char *a) //从文件读出迷宫(正确) { int i=0,j=0,p=1; char x; FILE *fp; fp=fopen("in.txt","r"); if(fp==NULL) { printf("文件不能打开!\n"); exit(0); } x=fgetc(fp); while(x!=EOF) { if(x=='0') { i++; a[i]=x; } if(x=='1') { i++; a[i]=x; } x=fgetc(fp); } printf(" ~~~~~~~生成迷宫~~~~~~~\n"); x=fgetc(fp); while(p<=T) //用二维数组b记录迷宫每个位置是否可行 { for(i=1;i<=N1;i++) for(j=1;j<=N2;j++) { B[i][j]=a[p]; p++; } } printf(" "); printf("■■■■■■■■■■■■\n"); printf(" ■"); printf(" ■\n"); for(i=1;i<=N1;i++) { printf(" "); printf("■ "); for(j=1;jht[s1->top].id=id; B[x][y]='*'; while(s1->top>0) { Gettop(s1,&x,&y); id=s1->ht[s1->top].id; if(x==B1&&y==B2) { count++; fprintf(fp,"%d%c%c",count,':',' '); printf("第 %d 条路径(长度为%d):\n",count,s1->top); s1->ht[s1->top].id=0; for(i=1;itop;i++) { printf("(%d,%d,%d)->",s1->ht[i].b1,s1->ht[i].b2,s1->ht[i].id); fprintf(fp,"%c%d%c%d%c%d%c%c",'(',s1->ht[i].b1,',',s1->ht[i].b2,',',s1->ht[i].id,')',' '); if(i==0) fprintf(fp,"%c%c%c%c",'\n',' ',' ',' '); if(i%8==0) printf("\n"); } fprintf(fp,"%c",'\n'); printf("结束!\n\n"); if(s1->toptop=s1->top; min=s1->top; for(i=1;itop;i++) s2->ht[i]=s1->ht[i]; } B[x][y]='0'; s1->top--; //退栈(s1->top--) Gettop(s1,&x,&y); id=s1->ht[s1->top].id; } fun=0; while(idht[s1->top].b1; y=s1->ht[s1->top].b2; x=x+p[id].a1; y=y+p[id].a2; if(x==0||y==0||x>N1||y>N2) continue; if(B[x][y]=='0') { fun=1; break; } } if(fun==1) //找到通路 { s1->ht[s1->top].id=id; Push(s1,x,y); B[x][y]='*'; s1->ht[s1->top].id=0; } else { x=s1->ht[s1->top].b1; y=s1->ht[s1->top].b2; B[x][y]='0'; s1->top--; } } if(count==0) printf(" 无路径!\n"); else { printf("\n\n\n "); printf("所有路径已存储在文件%s 中,请去查找!\n\n",filename); } return 1; } void Print(Stack *s2,char filename[]) { int i; FILE *fp; fp=fopen(filename,"a+"); if(fp==NULL) { printf("文件不能打开!\n"); exit(0); } if(count!=0) { fprintf(fp,"%s","最短路径为:"); fprintf(fp,"%c",'\n'); printf(" "); printf("%s\n","**********最短路径**********\n"); for(i=1;itop;i++) { printf("(%d,%d,%d) ->",s2->ht[i].b1,s2->ht[i].b2,s2->ht[i].id); fprintf(fp,"%c%d%c%d%c%d%c%c",'(',s2->ht[i].b1,',',s2->ht[i].b2,',',s2->ht[i].id,')',' '); if(i==0) fprintf(fp,"%c",'\n'); if(i%7==0) printf("\n"); } fprintf(fp,"%c",'\n'); printf("结束!\n"); printf("(最短路径长度: %d)\n",s2->top); } } void main() //主函数 { char a[T+1]; //二维数组b记录迷宫的每个位置 char filename1[20],filename2[20]; int x1,x2,y1,y2,k; Stack *s1,*s2; direct f1; f1[1].a1=0; f1[1].a2=1; //判断方向(右) f1[2].a1=1; f1[2].a2=0; //(下) f1[3].a1=0; f1[3].a2=-1; //(左) f1[4].a1=-1; f1[4].a2=0; //(上) s1=(Stack *)malloc(sizeof(Stack)); s2=(Stack *)malloc(sizeof(Stack)); s1->top=0; //指向栈顶(初始化栈) s2->top=0; create(a); printf("\n\n "); printf("请输入入口坐标: "); scanf("%d%d",&x1,&x2); printf(" "); printf("请输入出口坐标: "); scanf("%d%d",&y1,&y2); printf(" "); printf("请输入存储所有路径的文件名:"); scanf("%s",filename1); printf(" "); printf("请输入存储最短路径的文件名:"); scanf("%s",filename2); system("cls"); k=search(x1,x2,y1,y2,s1,s2,f1,filename1); if(k==1) Print(s2,filename2); printf("\n"); }
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