迷宫生成算法(三)(C++)

三、最小生成树算法之Kruskal算法

        数据结构中的Kruskal算法:将每个顶点视为一棵树,将所有边加入集合,从边的集合中依次选择权最小的边,如果该边两端的顶点属于不同的树,将两棵树合并,并把这条边记录在一个新的集合中;如果两端顶点属于一棵树,舍弃这条边,如此循环直到新集合中边的数量等于顶点数量-1

        迷宫算法中由于所有边的权相等,且需要随机性,所以与数据结构中的Kruskal算法有较大的不同:

        将每个顶点视为一棵树,将所有边加入集合,从边的集合中随机选择一条边,如果该边两端的顶点属于不同的树,将两棵树合并,将这条边移除集合,如果属于相同树,直接舍弃这条边,直到边的集合为空,即所有边都被访问过,结束构造

效果如图

 

        此算法与前两个不同,此算法是面向边来构造迷宫,而前两个是面向顶点构造迷宫。

        由于树的合并问题,我们需要加入并查集这一概念,即在顶点类中加入一个root指针指向它的父顶点,如果root为空说明该顶点是根,合并树就是让其中一棵树根的root指向另一棵树的根。

class Map
{
public:
	int val;//对访问过的顶点进行标记
	int x;//坐标
	int y;
	vector<Map*>next;//存放相连顶点
	Map*root;//指向父顶点
	Map()
	{
		root = NULL;
		val = 0;
		x = 0;
		y = 0;
	}

	Map(int c, int r)
	{
		root = NULL;
		val = 0;
		x = c;
		y = r;
	}

	void push(Map* m)
	{
		next.push_back(m);
	}

	void erase(Map* m)
	{
		for (auto it = next.begin(); it != next.end(); it++)
		{
			if ((*it)->x == m->x&&(*it)->y == m->y)
			{
				next.erase(it);
			}

		}
	}
};

由于要面向边构造迷宫,还需要加入边类

class Side
{
public:
	Map*first;
	Map*second;//两端的顶点

	Side()
	{
		first = NULL;
		second = NULL;
	}

	Side(Map*m1, Map*m2)
	{
		first = m1;
		second = m2;
	}
};

Kruskal算法函数

void Kruskal()
{
	vector<Side>Lib;//把所有边加入容器

	for (int i = 0; i < ROW; i++)
	{
		for (int j = 0; j < COL - 1; j++)
		{
			Lib.push_back(Side(map[j][i], map[j + 1][i]));
		}
	}
	for (int i = 0; i < COL; i++)
	{
		for (int j = 0; j < ROW - 1; j++)
		{
			Lib.push_back(Side(map[i][j], map[i][j + 1]));
		}
	}

	while (!Lib.empty())//所有边都访问过就结束构造
	{
		Sleep(0);
		int select = rand() % Lib.size();随机选择一条边
		Map*temp1 = Lib[select].first;//用两个临时指针找两端点分属哪个根
		Map*temp2 = Lib[select].second;

		while (temp1->root != NULL)
		{
			temp1 = temp1->root;
		}

		while (temp2->root != NULL)
		{
			temp2 = temp2->root;
		}

		if (temp1->x == temp2->x && temp1->y == temp2->y)//根相同即树相同,将这条边移出容器
		{
			Lib.erase(Lib.begin() + select);
		}
		else
		{
			temp1->root = temp2;//根不同就合并两棵树
			Lib[select].first->push(Lib[select].second);
			Lib[select].second->push(Lib[select].first);//将自己加入对方的相连容器中
			int x = Lib[select].first->x;
			int y = Lib[select].first->y;
			int x2 = Lib[select].second->x;
			int y2 = Lib[select].second->y;
            //以下代码根据两顶点的相对位置移除它们之间的墙
			if (y - 1 == y2)
			{
				solidrectangle(x*(RODE + WALL) - RODE / 2, y*(RODE + WALL) - RODE / 2 - WALL, x*(RODE + WALL) + RODE / 2, y*(RODE + WALL) - RODE / 2);
			}
			else if(y + 1 == y2)
			{
				solidrectangle(x*(RODE + WALL) - RODE / 2, y*(RODE + WALL) + RODE / 2, x*(RODE + WALL) + RODE / 2, y*(RODE + WALL) + RODE / 2 + WALL);
			}
			else if (x - 1 == x2)
			{
				solidrectangle(x*(RODE + WALL) - RODE / 2 - WALL, y*(RODE + WALL) - RODE / 2, x*(RODE + WALL) - RODE / 2, y*(RODE + WALL) + RODE / 2);
			}
			else if (x + 1 == x2)
			{
				solidrectangle(x*(RODE + WALL) + RODE / 2, y*(RODE + WALL) - RODE / 2, x*(RODE + WALL) + RODE / 2 + WALL, y*(RODE + WALL) + RODE / 2);
			}

			Lib.erase(Lib.begin() + select);//这条边已访问过了,移除它
		}
	}

}

寻路效果如图

 

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