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go语言实现--广度优先搜索迷宫


迷宫大致如下:

左上角和右下角的点分别为起点和终点,灰色的点代表墙,走不通,白色的点可以走通,我们要做的是从起点走到终点,我们每到一个点便从上左下右四个方向探索它周围的四个点,如果是走过的点我们不要探索,计算出它的步数,用的广度优先算法。

第一步:把起点(0,0)入队列,每次探索一个点,便把它出队列,坐标是行和列

第二步:把(0,0)出队列,开始探索(0,0),发现只有(1,0)走得通,把(1,0)入队列,蓝色点的值代表起点走到该点的步数

第三步:把(1,0)出队列,开始探索(1,0),发现只有(2,0)和(2,2)走得通,把它们入队列,蓝色的2代表起点走到该点的步数

第四步:把(2,0)出队列,开始探索(2,0),发现走不通,同时不能探索走过的点,所以没有要入队列的坐标

第五步:把(1,2)出队列,开始探索(1,1),发现只有(1,2)可以走通,把它入队列

第六步:类似上面的一步步探索下去

这次的代码文件有两个,一个是maze.in 用来存放迷宫的数组,第一行是表示行数和列数,第二行开始是迷宫数组,内容如下:

另一个是同一个目录下的maze.go,内容如下:

package main

import (
	"fmt"
	"os"
)

//从文件中读取迷宫数组
func readMaze(filename string) [][]int {
	file, err := os.Open(filename)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
        defer file.Close()

	var row, col int
	fmt.Fscanf(file, "%d %d", &row, &col)

	maze := make([][]int, row)
	for i := range maze {
		maze[i] = make([]int, col)
		for j := range maze[i] {
			fmt.Fscanf(file, "%d", &maze[i][j])
		}
	}
	return maze
}

//坐标,i是行,j是列
type point struct {
	i, j int
}

//方向,上左下右
var dirs = [4]point{
	{-1, 0}, {0, -1}, {1, 0}, {0, 1},
}

func (p point) add(r point) point {
	return point{p.i + r.i, p.j + r.j}
}

//检查某个点是否越界,并返回该点的值
func (p point) at(grid [][]int) (int, bool) {
	//检查行是否越界
	if p.i < 0 || p.i >= len(grid) {
		return 0, false
	}
	//检查列是否越界
	if p.j < 0 || p.j >= len(grid[p.i]) {
		return 0, false
	}

	return grid[p.i][p.j], true
}

//广度优先搜索迷宫
func walk(maze [][]int, start, end point) [][]int {
	steps := make([][]int, len(maze))
	for i := range steps {
		steps[i] = make([]int, len(maze[i]))
	}
	//作为队列使用,存放走得通的点,当某个点要被探索便把它出队列
	Q := []point{start}

	for len(Q) > 0 {
		cur := Q[0]
		Q = Q[1:]

		if cur == end {
			break
		}
		//沿着上左下右四个方向走一遍
		for _, dir := range dirs {
			next := cur.add(dir)
			val, ok := next.at(maze)
			//判断该点是否越界或者遇到墙
			if !ok || val == 1 {
				continue
			}
			//判断该点是否越界或者已经走过了
			val, ok = next.at(steps)
			if !ok || val != 0 {
				continue
			}
			//不能往回走
			if next == start {
				continue
			}
			//当前的步骤数
			curSteps, _ := cur.at(steps)
			steps[next.i][next.j] = curSteps + 1
			//next作为下一个要被探索的点放进队列
			Q = append(Q, next)

		}
	}
	return steps
}

//查看到达某个点所走的步数
func stepNum(steps [][]int, end point) int {
	return steps[end.i][end.j]
}

func main() {
	maze := readMaze("maze/maze.in")
	//把左上角和右下角的点分别作为起点和终点
	steps := walk(maze, point{0, 0}, point{len(maze) - 1, len(maze[0]) - 1})
	for _, row := range steps {
		for _, val := range row {
			fmt.Printf("%3d", val)
		}
		fmt.Println()
	}
	//到达终点走的步数
	num := stepNum(steps, point{len(maze) - 1, len(maze[0]) - 1})
	fmt.Printf("arrival terminal point: %d", num)
}

 

运行结果如下:

 

里面的从1到2到3,一直到13表示路径,可以看出起点(0,0)到 终点(5,4)是走的通,所需步数是13步

 

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  • 发表于 2020-03-01 11:20:52
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  • 分类:Go

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