迷宫的所有路径(回溯DFS)

文章讲述了如何使用回溯算法解决从左上角到右下角的迷宫路径问题,提供了两种解法,一种是通过函数标记路径并撤销,另一种是利用数组记录路径信息。

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题面

题目描述

已知一N×N 的迷宫,允许往上、下、左、右四个方向行走,且迷宫中没有任何障碍,所有的点都可以走。

现请你按照右、下、左、上顺序进行搜索,找出从左上角到右下角的所有路径。

输入

输入一个整数 N(N≤5)代表迷宫的大小。

输出

按右、下、左、上搜索顺序探索迷宫,输出从左上角 (1,1) 点走到右下角 (N,N) 点的所有可能的路径。

样例

输入

3
输出

1:1,1->1,2->1,3->2,3->3,3
2:1,1->1,2->1,3->2,3->2,2->3,2->3,3
3:1,1->1,2->1,3->2,3->2,2->2,1->3,1->3,2->3,3
4:1,1->1,2->2,2->2,3->3,3
5:1,1->1,2->2,2->3,2->3,3
6:1,1->1,2->2,2->2,1->3,1->3,2->3,3
7:1,1->2,1->2,2->2,3->3,3
8:1,1->2,1->2,2->3,2->3,3
9:1,1->2,1->2,2->1,2->1,3->2,3->3,3
10:1,1->2,1->3,1->3,2->3,3
11:1,1->2,1->3,1->3,2->2,2->2,3->3,3
12:1,1->2,1->3,1->3,2->2,2->1,2->1,3->2,3->3,3

链接

典型回溯题,因为能走四个方向,所以要标记走过的路再撤销

解法一:有X,Y,K三个函数

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n , r[30][3] , c=0;
int fx[5] = {0 , 0 , 1 , 0 , -1} , fy[5] = {0 , 1 , 0 , -1 , 0};
bool f[10][10];
void print(int f){
	c++;
	printf("%d:" , c);
	for ( int i = 1 ; i < f ; i++ )
		printf("%d,%d->" , r[i][1] , r[i][2]);
	printf("%d,%d\n" , n , n);
}
void dfs(int x , int y , int k){
	r[k][1] = x;
	r[k][2] = y;
	if ( x == n && y == n ){
		print(k);
		return;
	}
	int tx , ty;
	for ( int i = 1 ; i <= 4 ; i++ ){
		tx = x + fx[i];
		ty = y + fy[i];
		if( tx >= 1 && tx <= n && ty >= 1 && ty <= n && f[tx][ty] == false){
			f[tx][ty] = true; //回溯
			dfs(tx , ty , k+1);
			f[tx][ty] = false; //回溯
		}
	}
}
int main(){
	scanf("%d" , &n);
	f[1][1] = true;
	dfs(1,1,1);
	return 0;
}

解法二:用r数组存储的数据

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n , r[30][3] , c=0;
int fx[5] = {0 , 0 , 1 , 0 , -1} , fy[5] = {0 , 1 , 0 , -1 , 0};
bool f[10][10];
void print(int f){
	c++;
	printf("%d:" , c);
	for ( int i = 1 ; i < f ; i++ )
		printf("%d,%d->" , r[i][1] , r[i][2]);
	printf("%d,%d\n" , n , n);
}
void dfs(int k){

	int tx , ty;
	for ( int i = 1 ; i <= 4 ; i++ ){
		tx = r[k-1][1] + fx[i];
		ty = r[k-1][2] + fy[i];
		if( tx >= 1 && tx <= n && ty >= 1 && ty <= n && f[tx][ty] == false){
			f[tx][ty] = true; //保存现场状态
			r[k][1] = tx;
			r[k][2] = ty;
			if ( tx == n && ty == n ) print(k);
			else dfs(k+1);
			f[tx][ty] = false; //恢复
		}
	}
}
int main(){
	scanf("%d" , &n);
	f[1][1] = true , r[1][1] = 1 , r[1][2] = 1;
	dfs(2);
	return 0;
}

 

 

问题描述: 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。设计一个程序,对任意设定的迷宫,求出从入口(0,0)到出口(m-1,n-1)的通路和通路总数,或得出没有通路的结论。例如下图, 0(入口) 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0(出口) 从入口到出口有6条不同的通路。 而下图: 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 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 从入口到出口则没有通路。 算法设计: 给定一个m*n的长方阵表示迷宫,设计算法输出入口到出口的通路和通路总数,或得出没有通路的结论。 算法提示: 和皇后问题与分书问题类似。可以用二维数组存储迷宫数据,对于迷宫中任一位置,均可约定有东、南、西、北四个方向可通。从当前位置a(用(x,y)表示一个位置,假定它是以向右的x轴和向下的y轴组成的平面上的一个点)出发依次尝试四个方向是否有路,若某个方向的位置b可通,则按照同样的方法继续从b出发寻找。若到达出口,则找到一条通路。 数据输入: 由文件input.txt 提供输入数据。第一行是m和n的值,空格分隔,其后共m行。每行有n个数字,数和数之间用空格分隔。 结果输出: 将计算出的所有从入口到出口的通路输出到文件output.txt 中。若没有通路,则将0写入文件中。
#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"); }
### 回答1: 迷宫路径问题可以使用深度优先搜索算法解决。具体实现细节可能因语言和环境而异。 算法思路: 1. 从起点开始,不断地沿着当前位置可以前进的方向进行深度优先搜索。 2. 当到达终点时,打印出当前的路径。 3. 回溯到之前的状态,搜索其他可能的路径。 提示: 你需要使用栈来记录当前路径。 请注意, 递归方式实现可能因堆栈大小限制而无法找到所有路径,因此需要使用非递归的方法或者更换算法。 ### 回答2: 迷宫是一个由墙壁和通道组成的矩形网格,其中一个格子代表一个位置。我们需要从入口到出口找到所有可行的路径。 解决这个问题的一种方法是使用回溯算法回溯算法是一种通过试错的方式搜索解空间的算法。 我们可以定义一个递归函数来实现回溯算法。该函数将接收当前位置坐标和之前已经走过的路径作为参数。开始的时候,我们将当前位置坐标设置为入口,走过的路径为空。 在每一步中,我们首先判断当前位置是否是出口,如果是,则将走过的路径打印输出。然后,我们按照顺时针的顺序依次尝试向上、向右、向下、向左移动一步。在每一步中,我们需要判断该位置是否可以移动,即该位置是否是通道,是否已经走过。如果可以移动,我们将更新当前位置坐标,并将该位置添加到走过的路径中,然后递归调用该函数。如果不可以移动,我们回溯到上一步。 如此循环,直到找到所有可行的路径或者无法再移动为止。 具体的实现可以根据编程语言的不同而有所差异。需要注意的是,在每一步中,我们需要使用合适的数据结构(例如栈)来记录已经走过的路径。 通过这样的回溯算法,我们可以找到迷宫中所有可行的路径,并将其打印输出。 ### 回答3: 迷宫是一个由墙壁和通道组成的迷宫格子状结构。我们需要编写一个程序来打印输出迷宫中所有可能的路径。 首先,我们可以使用二维数组来表示迷宫。用数字0表示墙壁,用数字1表示通道。假设迷宫的起点为(0, 0),终点为(m-1, n-1),其中m和n分别表示迷宫的行数和列数。 接下来,我们可以使用递归来解决这个问题。从起点开始,我们可以尝试向上、向下、向左和向右四个方向移动。当移动到一个合法的位置时,我们可以继续递归地探索下一个位置。如果移动到了终点,则找到了一条路径,将其输出。 为了避免重复访问同一个位置,我们可以在移动到一个位置之前将其标记为已访问。在递归完成后,我们需要将其重新标记为未访问,以便在其他路径中使用。 另外,为了优化程序的性能,我们可以在每次递归时使用剪枝操作。例如,如果当前位置已经超出了迷宫的边界,或者当前位置是墙壁或已经被访问过,那么我们可以立即返回,不再继续递归。 综上所述,我们可以使用递归来实现打印输出迷宫所有路径的功能。我们需要传入当前位置、迷宫数组、起点和终点的坐标以及已访问位置的数组作为参数。在递归过程中,我们需要进行剪枝、判断是否到达终点和输出路径的操作。最后,我们可以在主函数中调用该递归函数,并将结果打印输出
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