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迷宫最短路径问题——宽度优先搜索

程序员文章站 2022-05-23 09:57:53
...

何谓宽度优先搜索(bfs)?

宽度优先搜索总是先搜索距离初始状态近的状态。开始状态--->只需1次转移就可以到达的所有状态--->只需2次转移就可以到达的所有状态......这样的顺序进行搜索。对于同一个状态,宽度优先搜索只经过一次,因此复杂度为O(状态数x转移的方式)

宽度优先搜索利用了队列,搜索时先将初始状态添加到队列,然后从次队列最前端不断取出状态,把从该状态可以转移到的状态中尚未访问的部分加入队列,如此往复,直到队列被取空或者找到了问题的解。通过观察这个队列,我们就可以知道所有的状态都是按照距初始状态由近及远的顺序被遍历的。

一个栗子

迷宫的最短路径问题

题目链接:好吧没有

题目大意:见白书p35,大致就是有一个N x M的迷宫,由墙壁和通道组成,求从起点至终点的最小步数(假定一定可以从起点到终点哦!),(N,M<=100)

解决方法:

复杂度分析:O(NxMx4)(转移方式为4个方向移动,状态数为迷宫大小)

#include<iostream>
#include<utility>
#include<queue>
using namespace std;
const int INF = 100000000;
const int MAX_N = 101;
const int MAX_M = 101;
typedef pair<int, int> P;
char a[MAX_N][MAX_M]; 
int N, M;
int sx, sy;
int gx, gy;
int d[MAX_N][MAX_M];
int dx[4]={1,0,-1,0}, dy[4]={0,1,0,-1};

int bfs(){
	queue<P> que;//初始化一个名字叫que的队列,队列元素为P(pair类型)
	for( int i = 0; i < N; i++ ) 
	 for( int j = 0; j < M; j++ ){
	 	d[i][j] = INF;
	 }
	 que.push(P(sx,sy));//把起点加入队列 
	 d[sx][sy] = 0;//初始化起点到起点的最短距离为0
	 
	 while(que.size()){//队列不为空时 
	 	P p = que.front(); //新建一个P类型的变量p,取队头元素 
		que.pop(); //队头元素出队 
	 	if(p.first == gx&&p.second == gy) break;//如果队头元素就是终点,那就退出 
	 	
	 	for(int i=0;i<4;i++){ //对队头这个点进行上下左右四方向遍历 
	 		int nx = p.first + dx[i];
	 		int ny = p.second + dy[i];
	 		
	 		if(nx>=0&&nx<N&&ny>=0&&ny<M&&a[nx][ny]!='#'&&d[nx][ny]==INF){//如果遍历的这个当前点不是墙壁,并且没有被遍历过 
	 			que.push(P(nx,ny)); //那就压入队列 
	 			d[nx][ny] = d[p.first][p.second] + 1;//并且到这个点的距离是到上个点的距离+1 
	 			
			 }
		 }
	 } 
	 return d[gx][gy];//返回到达终点的最短路径 
}
int main(){
    //cin>>N>>M;
    /*for(int i= 0; i < N; i++){
    	for(int j = 0 ; j < M; j++){
    		cin>>a[i][j];
		} 
	}*/
	FILE* fp = fopen("map.txt","r");
	if(fp!=NULL){	
	    fscanf(fp,"%d %d\n",&N,&M);
		for(int i = 0;i<N;i++){
		   for(int j=0;j<M;j++){
		 fscanf(fp,"%c",&a[i][j]);
	  }
	    fscanf(fp,"\n");
	}
}	
	for(int i = 0;i<N;i++){
		for(int j=0;j<M;j++){
		cout<<a[i][j];
	  }
	  printf("\n");
	}
	for(int i = 0;i<N;i++){
		for(int j=0;j<M;j++){
			if (a[i][j] == 'S')
			{
				sx = i;
				sy = j;
			}	
			if (a[i][j] == 'G')
			{
				gx = i;
				gy = j;
			}	
		}
	}
	int shortest_path = bfs();
	cout<<shortest_path;
	return 0;
}