深度寻路算法(C++实现)
程序员文章站
2022-07-14 19:27:40
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深度寻路算法,使用的是栈模板,通过将其走过的点的坐标压入栈中,然后遍历其所在位置的各个方向寻找可以通行的"路径",一般情况下当迷宫的范围不太大时,其又存在路径是可以遍历到路径的,但是深度寻路并不会寻找最短路径。并且当迷宫足够大时,且其可通行的点足够多时,也就是一直都有点压入栈中,这时是找不到迷宫的出口的,还会使栈的占用内存过大,导致栈溢出。
前面是个引子,下面开始真正的讲述深度深度优先搜索了先来说一下它的规则:
深度优先搜索的规则是沿着一个固定的方向进行行走,等到了一个岔路口再继续选择方向,如果碰上了死胡同再退回下一个岔路口重新选择方向。走过的路不会重新走,一次只走一个岔路口。
注意:深度优先搜索找到的路径与其寻找的方向有关,如果其寻找的方向不同,可能会找到不一样的路径。
下面展示一下简易的深度寻路的代码
这里先准备一个简易的模板栈
MyStack.h
#pragma once
template<class T>
class CMyStack
{
T *pBuff;
size_t len;
size_t maxSize;
public:
CMyStack();
~CMyStack();
void clear();
public:
void push(T const& elem);
void pop();
bool empty() const { return len == 0; }
T const& getTop() const { return pBuff[len - 1]; }
};
template<class T>
void CMyStack<T>::pop()
{
len--;
}
template<class T>
void CMyStack<T>::push(T const& elem)
{
if (len >= maxSize)
{
maxSize = maxSize + ((maxSize >> 1) > 1 ? (maxSize >> 1) : 1);
T *tempBuff = new T[maxSize];
for (size_t i = 0; i < len; ++i)
tempBuff[i] = pBuff[i];
if (pBuff)
delete[] pBuff;
pBuff = tempBuff;
}
pBuff[len++] = elem;
}
template<class T>
void CMyStack<T>::clear()
{
if (pBuff)
delete[] pBuff;
pBuff = nullptr;
len = maxSize = 0;
}
template<class T>
CMyStack<T>::~CMyStack()
{
clear();
}
template<class T>
CMyStack<T>::CMyStack()
{
pBuff = nullptr;
len = maxSize = 0;
}
然后在main.cpp进行深度寻路算法
//1、需要一张地图 (二维数组来表示地图)
//在二维数组中用一个固定的数值表示可通行(一般为0),其它的非0数值都理解不可通行
#define MAP_ROW 10
#define MAP_COL 10
//2、准备方向 帮助进行辅助寻路
enum Path_Dir {p_up,p_left,p_down,p_right};
//3、准备一个结构,用来保存每一个路径点的行列值
struct MyPoint
{
int row, col;
};
//4、准备一个数据结构来保存寻路最终所找到的所有岔路口的坐标(准备一个栈来做为数据结构)
//5、为地图准备一个辅助的寻路地图(这个辅助地图不仅仅是一个变量能解决的,需要一个结构)
struct PathNode
{
int val;//保存资源地图的岔路口信息
Path_Dir dir;//为当前岔路口准备一个最初的寻路方向
bool isFind;//当前岔路口是否被访问
};
//准备一个函数,用来判断当前坐标表示的位置是否可以通行
bool isCheckMove(PathNode p[][MAP_COL],int row,int col)
{
if (row < 0 || row >= MAP_ROW || col < 0 || col >= MAP_COL)//越界判断
return false;
if (p[row][col].isFind == true || p[row][col].val != 0)//判断当前行列表示的坐标已经访问过,或者当前坐标上的值为表示障碍
return false;
return true;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int mapArr[MAP_ROW][MAP_COL] = {
{ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 },
{ 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 },
{ 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1 },
{ 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 1 },
{ 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1 },
{ 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 1 },
{ 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1 },
{ 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1 },
{ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1 },
{ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1 }
};
PathNode pathArr[MAP_ROW][MAP_COL];
for (int i = 0; i < MAP_ROW; ++i)
{
for (int j = 0; j < MAP_COL; ++j)
{
pathArr[i][j].val = mapArr[i][j];//把资源数组的岔路口的值赋值到辅助数组中
pathArr[i][j].isFind = false;//地图中的每一个岔路口都没有被访问过
pathArr[i][j].dir = p_up;//为每一个岔路口初始一个初始寻路方向
}
}
//第6步:准备起点和终点
MyPoint beginPoint = { 1, 1 };
MyPoint endPoint = { 9, 8 };
//第7步:准备一个栈容器来保存所有的路径点
CMyStack<MyPoint> ms;
ms.push(beginPoint);//把起点压入容器
//第8步:准备一个辅助的坐标变量。1、用来表示当前正在寻路的坐标值
MyPoint currPoint = beginPoint;//最开始的辅助点就是起点,通过起点找第二个点,这个辅助点才会变成第二点的坐标
//第9步:开始寻路
while (true)//无法确定循环次数
{
switch (pathArr[currPoint.row][currPoint.col].dir)//判断一个初始方向
{
case p_up:
pathArr[currPoint.row][currPoint.col].dir = p_left;//当前点的上方向不可通行,改当前点的下一次搜索方向
if (isCheckMove(pathArr, currPoint.row - 1, currPoint.col))
{
//如果进入条件,表示该坐标是可通行的
pathArr[currPoint.row][currPoint.col].isFind = true;//当前点改为已访问
MyPoint tempPoint = { currPoint.row - 1, currPoint.col };
ms.push(tempPoint);//把当前点的上方向可通行坐标压入容器
currPoint = tempPoint;//把当前点的上方向可通行坐标赋值给当前坐标,以便于下一次从新的当前坐标开始查找
}
break;
case p_left:
pathArr[currPoint.row][currPoint.col].dir = p_down;//当前点的左方向不可通行,改当前点的下一次搜索方向
if (isCheckMove(pathArr, currPoint.row, currPoint.col - 1))
{
//如果进入条件,表示该坐标是可通行的
pathArr[currPoint.row][currPoint.col].isFind = true;//当前点改为已访问
MyPoint tempPoint = { currPoint.row, currPoint.col - 1 };
ms.push(tempPoint);//把当前点的左方向可通行坐标压入容器
currPoint = tempPoint;//把当前点的左方向可通行坐标赋值给当前坐标,以便于下一次从新的当前坐标开始查找
}
break;
case p_down:
pathArr[currPoint.row][currPoint.col].dir = p_right;//当前点的下方向不可通行,改当前点的下一次搜索方向
if (isCheckMove(pathArr, currPoint.row + 1, currPoint.col))
{
//如果进入条件,表示该坐标是可通行的
pathArr[currPoint.row][currPoint.col].isFind = true;//当前点改为已访问
MyPoint tempPoint = { currPoint.row + 1, currPoint.col };
ms.push(tempPoint);//把当前点的下方向可通行坐标压入容器
currPoint = tempPoint;//把当前点的下方向可通行坐标赋值给当前坐标,以便于下一次从新的当前坐标开始查找
}
break;
case p_right:
//注意:最后一个方向了,不需要再记录下一个方向,因为4方向搜索完成
if (isCheckMove(pathArr, currPoint.row, currPoint.col + 1))
{
//如果进入条件,表示该坐标是可通行的
pathArr[currPoint.row][currPoint.col].isFind = true;//当前点改为已访问
MyPoint tempPoint = { currPoint.row, currPoint.col + 1 };
ms.push(tempPoint);//把当前点的右方向可通行坐标压入容器
currPoint = tempPoint;//把当前点的右方向可通行坐标赋值给当前坐标,以便于下一次从新的当前坐标开始查找
}
else
{
//证明当前点的4方向已经都不可通行,是死胡同
//入栈的坐标是没有标记已经被访问的
//MyPoint tempPoint = ms.getTop();
pathArr[currPoint.row][currPoint.col].isFind = true;//在退栈之前,当前这个搜索的坐标标记为已经访问
ms.pop();//当前点退栈,把当前这个表示死胡同的坐标退掉
if (!ms.empty())//判断如果栈不为空
currPoint = ms.getTop();//得到新的栈点元素
}
break;
}
//找到出口,没有出口 结束循环
if (ms.empty())//没有路径,结束循环
break;
if (currPoint.row == endPoint.row && currPoint.col == endPoint.col)//当前点就是终点
break;
}
//寻路终止,打印路径
while (!ms.empty())
{
MyPoint tempPoint = ms.getTop();
//printf("row = %d\t col = %d\n",tempPoint.row,tempPoint.col);
pathArr[tempPoint.row][tempPoint.col].val = 5;
ms.pop();
}
for (int i = 0; i < MAP_ROW; ++i)
{
for (int j = 0; j < MAP_COL; ++j)
{
switch (pathArr[i][j].val)
{
case 5:
printf("* ");
break;
default:
printf("^ ");
}
}
printf("\n");
}
system("pause");
return 0;
}
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