小老鼠走进了格子迷宫,如何能绕过猫并以最短的路线吃到奶酪呢?

注意只能上下左右移动,不能斜着移动。

老鼠走迷宫python代码 老鼠走迷宫算法_java

在解决迷宫问题上,深度优先算法的思路是沿着一条路一直走,遇到障碍或走出边界再返回尝试别的路径。

首先用一个二维数组来把迷宫“数字化”。

老鼠走迷宫python代码 老鼠走迷宫算法_二维数组_02

 

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1. int[][] maze = new int[5][4];

迷宫中每个格子的横纵坐标对应数组的一维和二维索引,例如最左上角的格子是maze[0][0],数组的值表示该格子是否可以通过,0表示可以通过,1表示该格子有猫。

 

初始化迷宫,标记猫的位置:

 

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1. this.maze[2][0] = 1;  
2. this.maze[1][2] = 1;  
3. this.maze[2][2] = 1;  
4. this.maze[3][2] = 1;

起点位置坐标是x=0,y=0,如果向右移动就是x=x+1,y=y,向下移动是x=x,y=y+1。我们预先规定每到一个格子都按照右、下、左、上的顺序尝试下一个格子是否能走,如果右边的格子没有猫且未出边界,就移动到下一个格子,继续按照右、下、左、上的顺序尝试;如果右边的格子不能走则尝试下面的格子。

 

下面这个二维数组用来遍历尝试四个方向的格子:

 

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1. int[][] next = new int[][] {  
2. 1, 0},  
3. 0, 1},  
4. 1, 0},  
5. 0, -1}  
6. };

为了不走回头路,我们还需要另外一个二维数组标记哪些格子是已走过的,如果已走过则不能回头。

 

 

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    1. int[][] mark = new int[5][4];

    用一个栈记录路径

     

     

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    1. LinkedList<Integer> map = new LinkedList<>();

    走格子的思路是:

     

     

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      1. for(遍历四个方向的格子) {  
      2. if(格子超出边界 或 格子有猫 或 格子已经走过) {  
      3. continue;  
      4. else {  
      5.     移动到格子  
      6.     记录当前格子已走过  
      7.     记录当前路径  
      8. for(以新格子为中心遍历四个方向的格子) {  
      9.         ......  
      10.     }  
      11.     }  
      12. }

      但是我们并不知道要走多少步才能到达目标,也就不知道循环要嵌套多少层,但是可以看出每次新的遍历循环开启后,执行的代码和上一层循环是一样的,所以这里用递归解决。来看完整的代码:

       

       

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       print?

      1. import java.util.LinkedList;  
      2.   
      3. public class DfsRatMaze {  
      4.   
      5. int min = Integer.MAX_VALUE;  
      6. int endX = 3;  //目标点横坐标  
      7. int endY = 3;  //目标点纵坐标  
      8. int width = 5;  //迷宫宽度  
      9. int height = 4;  //迷宫高度  
      10. int[][] maze = new int[5][4];  
      11. int[][] mark = new int[5][4];  
      12. new LinkedList<>();  
      13.   
      14. public void dfs(int startX, int startY, int step) {  
      15. int[][] next = new int[][] { //按右->下->左->上的顺序尝试  
      16. 1, 0},  
      17. 0, 1},  
      18. 1, 0},  
      19. 0, -1}  
      20.         };  
      21. int nextX, nextY;  
      22. int posible;  
      23. if(startX == endX && startY == endY) {  
      24. if(step < min)  
      25.                 min = step;  
      26. for(int i = map.size() - 1; i >= 0; i -= 2){  
      27.                 nextX = map.get(i);  
      28. 1);  
      29. "[" + nextX + "," + nextY + "]");  
      30. if(i != 1)  
      31. "->");  
      32.             }  
      33.             System.out.println();  
      34. return;  
      35.         }  
      36. for(posible = 0; posible < next.length; posible++) { //按右->下->左->上的顺序尝试  
      37. 0];  
      38. 1];  
      39. if(nextX < 0 || nextX >= width || nextY < 0 || nextY >= height) {  //超出边界  
      40. continue;  
      41.             }  
      42. if(maze[nextX][nextY] == 0 && mark[nextX][nextY] == 0) {  //非障碍且未标记走过  
      43.                 map.push(nextX);  
      44.                 map.push(nextY);  
      45. 1;  
      46. 1);  //递归调用, 移动到下一格  
      47. 0;  
      48.                 map.pop();  
      49.                 map.pop();  
      50.             }  
      51.         }  
      52.     }  
      53.   
      54. /* 
      55.      * 初始化迷宫 
      56.      */  
      57. public void initMaze() {  
      58. this.maze = new int[width][height];  
      59. this.mark = new int[width][height];  
      60.   
      61. this.maze[2][0] = 1;  
      62. this.maze[1][2] = 1;  
      63. this.maze[2][2] = 1;  
      64. this.maze[3][2] = 1;  
      65. this.mark[0][0] = 1;  
      66.   
      67. //打印迷宫 _表示可通行 *表示障碍 !表示目标  
      68. for(int y = 0; y < height; y++) {  
      69. for(int x = 0; x < width; x++) {  
      70. if(x == endX && y == endY) {  
      71. "!  ");  
      72. else if(this.maze[x][y] == 1) {  
      73. "*  ");  
      74. else {  
      75. "_  ");  
      76.                 }  
      77.             }  
      78.             System.out.println();  
      79.         }  
      80.         System.out.println();  
      81.     }  
      82.   
      83. public static void main(String[] args) {  
      84. int startX = 0;  
      85. int startY = 0;  
      86. new DfsRatMaze();  
      87.         d.initMaze();  
      88. 0);  
      89. if(d.min < Integer.MAX_VALUE)  
      90. "最少需要" + d.min + "步");  
      91. else  
      92. "目标地点无法到达");  
      93.     }  
      94. }

      运行后输出:

       

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       print?

      1. [1,0]->[1,1]->[2,1]->[3,1]->[4,1]->[4,2]->[4,3]->[3,3]  
      2. [1,0]->[1,1]->[2,1]->[3,1]->[3,0]->[4,0]->[4,1]->[4,2]->[4,3]->[3,3]  
      3. [1,0]->[1,1]->[0,1]->[0,2]->[0,3]->[1,3]->[2,3]->[3,3]  
      4. [0,1]->[1,1]->[2,1]->[3,1]->[4,1]->[4,2]->[4,3]->[3,3]  
      5. [0,1]->[1,1]->[2,1]->[3,1]->[3,0]->[4,0]->[4,1]->[4,2]->[4,3]->[3,3]  
      6. [0,1]->[0,2]->[0,3]->[1,3]->[2,3]->[3,3]  
      7. 最少需要6步

      可以看到,程序计算出了所有路线,并找到了最短的路线。而整个代码还不到100行,真是神奇的算法。