【数据结构】栈实现迷宫寻路问题

思路：

解决迷宫求解的问题，从入口出发，顺某一方向向前探索，若能走通，则继续往前走；否则沿原路退回，换一个方向再继续探索，直至所有可能的通路都探索到为止。为了保证在任何位置上都能沿原路退回，所以需要用一个后进先出的结构来保存从入口到当前位置的路径。因此，在求迷宫通路的算法中要应用“栈”的思想假设“当前位置”指的是“在搜索过程中的某一时刻所在图中某个方块位置”，则求迷宫中一条路径的算法的基本思想是：若当前位置“可通”，则放入“当前路径”，并继续朝“下一位置”探索，即切换“下一位置”为“当前位置”，如此重复直至到达出口；若当前位置“不可通”，则应顺着“来向”退回到“前一通道块”，然后朝着除“来向”之外的其他方向继续探索；若该通道块的四周4个方块均“不可通”，则应从“当前路径”上删除该通道块。所谓“下一位置”指的是当前位置四周4个方向（上、下、左、右）上相邻的方块。假设以栈Stack记录“当前路径”，则栈顶中存放的是“当前路径上最后一个通道块”。由此，“放入路径”的操作即为“当前位置入栈”；“从当前路径上删除前一通道块”的操作即为“出栈”。

代码块

maze.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include <cstdlib>
#include <assert.h>
#include <stack>
using namespace std;
#define N 10
struct pos 
{
	size_t _row;
	size_t _col;
};
stack <pos> minstack;
void GetMaze(int arr[][N],int size)
{
	FILE* f = fopen("MAP.txt","r");
	if (NULL == f){
		cout << "打开文件失败" << endl;
		exit(-1);
	}
	for (int i = 0; i < size; ++i){
		for (int j = 0; j < size;){
			char ch = fgetc(f);
			if (ch == EOF){
				cout << "读取地图失败" << endl;
				exit(-1);
			}
			if (ch == '1' || ch == '0'){
				arr[i][j] = ch - '0';
				++j;
			}
		}
	}
	fclose(f);
}

bool CheckIsAccess(int arr[][N],pos next)
{

	assert(arr);
	if((next._row>=0)&&(next._row<=N)&&(next._col>=0)&&(next._col<=N)&&arr[next._row][next._col]==0)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

void PrintMaze(int arr[][N],int size)
{

	for (int i=0;i<size;i++)
	{
		for (int j=0;j<size;j++)
		{
			cout<<arr[i][j]<<" ";
		}
		cout<<endl;
	}
	cout<<endl;
}
bool MazePath(int arr[][N],pos entry,stack<pos>& path)
{         //找到通路
	path.push(entry);
	arr[entry._row][entry._col] = 2;
	while (!path.empty())
	{
		pos cur = path.top();
		pos next = cur;
		if (cur._row == N - 1 || cur._row == 0 || cur._col == N - 1 ){       //更新最短路径
			if (minstack.empty())
				minstack = path;
			else if (path.size() < minstack.size()){
				minstack = path;
				path.pop();
				continue;
			}
		}
		//上
		next._row -= 1;
		if (CheckIsAccess(arr,next)){
			path.push(next);
			arr[next._row][next._col] = 2;
			continue;
		}
		next = cur;
		//下
		next._row += 1;
		if (CheckIsAccess(arr,next)){
			path.push(next);
			arr[next._row][next._col] = 2;
			continue;
		}
		next = cur;
		//左
		next._col -= 1;
		if (CheckIsAccess(arr,next)){
			path.push(next);
			arr[next._row][next._col] = 2;
			continue;
		}
		next = cur;
		//右
		next._col += 1;
		if (CheckIsAccess(arr,next)){
			path.push(next);
			arr[next._row][next._col] = 2;
			continue;
		}
		path.pop();
	}
	if (path.empty())             //判断是否找完所有路径
		return true;
	return false;
}

测试代码块：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include <cstdlib>
#include <assert.h>
#include "maze.h"
using namespace std;
#define N 10
int main(){
	int mazeMap[N][N] = { 0 };
	GetMaze(mazeMap,N);
	PrintMaze(mazeMap,N);
	stack<pos> path;
	pos entry = {2,0};        //定义迷宫入口
	bool ret = MazePath(mazeMap,entry,path);
	if (ret){
		PrintMaze(mazeMap,N);
		while (!minstack.empty()){
			cout << "<" << minstack.top()._row << "," << minstack.top()._col << ">" << endl;;
			minstack.pop();
		}
	}
	system("pause");
	return 0;
}

地图文件

map.txt

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 1 1 1 1 1
1 1 0 1 0 1 1 1 1 1
1 1 0 1 0 0 0 1 1 1
1 1 0 1 1 1 0 1 1 1
1 1 0 1 1 1 0 1 1 1
1 1 0 0 1 1 0 1 1 1
1 1 1 1 1 1 0 1 1 1
1 1 1 1 1 1 0 1 1 1

运行结果图