经典数据结构解决迷宫问题(Python实现)

2022年8月27日11:14:52

首先自定义一个二维数组

maze = [
    [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
    [1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1],
    [1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1],
    [1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1],
    [1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1],
    [1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1],
    [1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1],
    [1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1],
    [1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1],
    [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]

0:表示路

1:表示墙体

一.深度优先搜索+回溯(使用栈来存储已走过的路径)

1,定义四个lambda表达式作为右左下上四个方向。

2.从初始结点开始,当下一个结点可以走的时候,自己的坐标点入栈。并标记为已经走过。

3.当没有下一个结点可以走的时候,出栈,说明此路不通。回溯到可以有下一个结点可以走的结点处。重新开始步骤2.

4.当找到目标结点的时候,遍历栈中的元素,即为一条可以走通的路。不一定是最优的路线规划。

#使用栈来存储路径
maze = [
    [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
    [1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1],
    [1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1],
    [1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1],
    [1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1],
    [1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1],
    [1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1],
    [1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1],
    [1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1],
    [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]
]
dirs = [
    lambda x, y: (x + 1, y),
    lambda x, y: (x - 1, y),
    lambda x, y: (x, y - 1),
    lambda x, y: (x, y + 1)
]

def maze_path(x1,y1,x2,y2):
    stack = []
    stack.append((x1,y1))
    while len(stack)>0:
        curNode = stack[-1]  #当前的节点
        if curNode[0] == x2 and curNode[1] == y2:
            for p in stack:
                print(p)
            return True

        for di in dirs:
            nextNode = di(curNode[0],curNode[1])  #如果下一个结点可以走
            if maze[nextNode[0]][nextNode[1]] ==0:
                stack.append(nextNode)
                maze[nextNode[0]][nextNode[1]] = 2  #标记为已经走过
                break
        else:
            maze[nextNode[0]][nextNode[1]] = 2
            stack.pop()
    else:
        print("没有路")
        return False

maze_path(1,1,8,8)

二.广度优先算法(使用队列来储存已经走过的路线)

1.定义四个lambda表达式作为右左下上四个方向。

2..从初始结点开始,如果有一个节点可以走的时候,自己的坐标点+自己的上一个结点入队列,并表示为已经走过。

3.只要队列中铀元素就把步骤2的队列中的元素出队列存放在数组path中。

4.当找到目标结点的时候,结束查找。如果找不到目标结点,即没有一条路可以到达。

5.通过path数组中第三项元素指向的位置,逆序打印path中前两项元素,即为最后的路线。一定时最优的路线。

from collections import deque
#使用队列
maze = [
    [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
    [1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1],
    [1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1],
    [1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1],
    [1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1],
    [1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1],
    [1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1],
    [1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1],
    [1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1],
    [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]
]
dirs = [
    lambda x, y: (x + 1, y),
    lambda x, y: (x - 1, y),
    lambda x, y: (x, y - 1),
    lambda x, y: (x, y + 1)
]


def print_r(path):
    curNode = path[-1]
    print(curNode)

    realpath=[]

    while curNode[2] != -1:
        realpath.append(curNode[0:2])
        curNode = path[curNode[2]]

    realpath.append(curNode[0:2])  # 起点
    realpath.reverse()
    for node in realpath:
        print(node)


def maze_path_queue(x1, y1, x2, y2):
    queue = deque()
    queue.append((x1, y1, -1))   #起点
    path = []
    while len(queue) > 0:    #只要队不为空
        curNode = queue.pop()   #队首出队
        path.append(curNode)
        if curNode[0] == x2 and curNode[1] == y2:
            print_r(path)
            return True
        for dir in dirs:
            nextNode = dir(curNode[0], curNode[1])      #下一个节点
            if maze[nextNode[0]][nextNode[1]] == 0:
                queue.append((nextNode[0], nextNode[1], len(path) - 1))  # 后续节点进队,记录哪个结点带她来的
                maze[nextNode[0]][nextNode[1]] = 2  # 标记已经走过
    else:
        print("没有路")
        return False
maze_path_queue(1,1,8,8)
  • 作者:_Fe
  • 原文链接:https://blog.csdn.net/m0_65765345/article/details/122282207
    更新时间:2022年8月27日11:14:52 ,共 2416 字。