数据结构与算法——深度寻路算法

作者介绍：22级树莓人（计算机专业），热爱编程＜目前在c＋＋阶段，因为最近参加新星计划算法赛道(白佬)，所以加快了脚步，果然急迫感会增加动力>——目标Windows，MySQL，Qt，数据结构与算法，Linux，多线程，会持续分享学习成果和小项目的
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专栏链接：数据结构

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总结：希望你看完之后，能对你有所帮助，不足请指正！共同学习交流

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1、介绍

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。 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。深度寻路只能走直线 不能走斜线

2、地图的描绘

用二维数组来描述,可以用其他数据结构来描述 图结构

//地图  1表示障碍 0表示路
	int map[ROWS][COLS] = {
		{ 1, 1, 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, 0, 0, 1 },
		{ 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 },
	};

3、试探方向

试探 一般是顺时针或者逆时针
好马不吃回头草
人为规定试探方向顺序并且一开始所有的点都是一样
例如：一开始每个点都是 上
试探顺序是 上 左 下 右 逆时针
已经走过的应当标记，试探的时候走过的不走

所以我在这里准备了预测点和辅助地图，预测点的作用是探测是墙还是路，能不能走；辅助地图的作用是标记已经走过的地方和方向

	//点
	Mypoint begPos = { 1,1 };
	Mypoint endPos = { 8,8 };
	//辅助地图,标记起点走过
	pathMap PathMap[ROWS][COLS] = { 0 };
	PathMap[begPos.row][begPos.row].isFind = true;
	//栈 起点入栈
	Stack stack;
	init(&stack);
	push(&stack, &begPos);

	//标记没有找到终点
	bool isFindEnd = false;
	//当前点
	Mypoint currentPos;
	currentPos.row = begPos.row;
	currentPos.col = begPos.col;
	//预测点
	Mypoint searchPos;

4、死胡同问题

回退机制
栈结构：先入后出，后入先出
1 走过就入栈
2 遇到死胡同(每个方向都试过还不能走 最后一个方向右都不能走)回退
2.1 pop 出栈一个
2.2 跳到当前栈顶元素处

例如下图，当走到8,1的时候遇到死胡同，这里只需要把栈顶元素删掉，然后跳到当前栈顶元素

5、Stack代码

.h文件

#ifndef _MY_STACK_H_
#define _MY_STACK_H_
#include"Mytypes.h"
#include
#include
typedef struct Stack 
{
	Mypoint* pArr;     //记录内存首地址
	int size;          //记录当前元素个数
	int capacity;      //记录当前容量
}Stack;
//初始化
void init(Stack* S);
//添加元素
void push(Stack* S, Mypoint* pos);
//删除元素
void pop(Stack* S);
//获取栈顶元素
Mypoint* getTop(Stack* S);
//判断栈是否为空
bool isEmpty(Stack* S);
#endif // !_MY_STACK_H_

.c文件

#include "MyStack.h"
#include
void init(Stack* S)
{
    S->size = S->capacity = 0;
    S->pArr = NULL;
}

void push(Stack* S, Mypoint* pos)
{
    if ( S->size >= S->capacity )
    {
        S->capacity += (((S->capacity >> 1) > 1) ? (S->capacity >> 1) : 1);
        Mypoint* king = malloc(sizeof(Mypoint) * (S->capacity));
        assert(king);
        if ( S->pArr )
        {
            memcpy(king, S->pArr, sizeof(Mypoint) * (S->size));
            free(S->pArr);
        }
        S->pArr = king;
    }
    S->pArr[S->size].row = pos->row;
    S->pArr[S->size].col = pos->col;
    S->size++;
}

void pop(Stack* S)
{
    S->size--;
}

Mypoint* getTop(Stack* S)
{
    return (S->pArr + (S->size - 1));
}

bool isEmpty(Stack* S)
{
    return (S->size == 0);
}

6、算法代码

.h文件

#ifndef _MY_TYPES_H_
#define _MY_TYPES_H_
#include
#include
#define ROWS 10
#define COLS 10

//地图区分
enum type { road, wall };

//方向类型，上左下右
enum direct { p_up, p_left, p_down, p_right };

//定义点类型
typedef struct Mypoint
{
	int row, col;
}Mypoint;

//辅助地图类
typedef struct pathMap 
{
	int dir;			//记录当前方向
	bool isFind;		//是否走过 false没走过 true走过
}pathMap;

#endif

.c文件

#include"Mytypes.h"
#include"MyStack.h"
#include
void drawMap(int map[ROWS][COLS],Mypoint* p) 
{
	Sleep(300);
	system("cls");
	for (int i = 0; i < ROWS; i++) 
	{
		for (int j = 0; j < COLS; j++) 
		{
			if (p->row == i && p->col == j) 
			{
				printf("人");
			}
			else if (wall == map[i][j]) 
			{
				printf("墙");
			}
			else 
			{
				printf("  ");
			}
		}
		printf("\n");
	}
}
int main()
{
	//地图  1表示障碍 0表示路
	int map[ROWS][COLS] = {
		{ 1, 1, 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, 0, 0, 1 },
		{ 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1 },
		{ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 },
	};
	//点
	Mypoint begPos = { 1,1 };
	Mypoint endPos = { 8,8 };
	//辅助地图,标记起点走过
	pathMap PathMap[ROWS][COLS] = { 0 };
	PathMap[begPos.row][begPos.row].isFind = true;
	//栈 起点入栈
	Stack stack;
	init(&stack);
	push(&stack, &begPos);

	//标记没有找到终点
	bool isFindEnd = false;
	//当前点
	Mypoint currentPos;
	currentPos.row = begPos.row;
	currentPos.col = begPos.col;
	//预测点
	Mypoint searchPos;

	//寻路
	while (1)
	{
		//找到试探点
		searchPos.row = currentPos.row;
		searchPos.col = currentPos.col;
		//根据当前点的试探方向，确定试探点
		switch (PathMap[currentPos.row][currentPos.col].dir)
		{
			case p_up:
				searchPos.row--;
				//试探方向改变
				PathMap[currentPos.row][currentPos.col].dir = p_left;
				//判断能不能走
				if ( road == map[searchPos.row][searchPos.col] &&
					PathMap[searchPos.row][searchPos.col].isFind == false )
				{
					//走
					currentPos.row = searchPos.row;
					currentPos.col = searchPos.col;
					//记录走过
					PathMap[currentPos.row][currentPos.col].isFind = true;
					//入栈
					push(&stack, &currentPos);
				}
				break;
			case p_left:
				searchPos.col--;
				//试探方向改变
				PathMap[currentPos.row][currentPos.col].dir = p_down;
				//判断能不能走
				if (road == map[searchPos.row][searchPos.col] &&
					PathMap[searchPos.row][searchPos.col].isFind == false)
				{
					//走
					currentPos.row = searchPos.row;
					currentPos.col = searchPos.col;
					//记录走过
					PathMap[currentPos.row][currentPos.col].isFind = true;
					//入栈
					push(&stack, &currentPos);
				}
				break;
			case p_down:
				searchPos.row++;
				//试探方向改变
				PathMap[currentPos.row][currentPos.col].dir = p_right;
				//判断能不能走
				if (road == map[searchPos.row][searchPos.col] &&
					PathMap[searchPos.row][searchPos.col].isFind == false)
				{
					//走
					currentPos.row = searchPos.row;
					currentPos.col = searchPos.col;
					//记录走过
					PathMap[currentPos.row][currentPos.col].isFind = true;
					//入栈
					push(&stack, &currentPos);
				}
				break;
			case p_right:
				searchPos.col++;
				//判断能不能走
				if (road == map[searchPos.row][searchPos.col] &&
					PathMap[searchPos.row][searchPos.col].isFind == false)
				{
					//走
					currentPos.row = searchPos.row;
					currentPos.col = searchPos.col;
					//记录走过
					PathMap[currentPos.row][currentPos.col].isFind = true;
					//入栈
					push(&stack, &currentPos);
				}
				else
				{
					//出栈
					pop(&stack);
					//跳到当前栈顶元素处
					currentPos.row = getTop(&stack)->row;
					currentPos.col = getTop(&stack)->col;
				}
				break;
		}
		drawMap(map, &currentPos);
		//是否找到终点了
		if ( currentPos.col == endPos.col && currentPos.row == endPos.col )
		{
			isFindEnd = true;
			break;
		}
		//退回去了 栈空
		if (isEmpty(&stack)) break;
	}
	if ( isFindEnd )
	{
		printf("找到终点了：\n");
		while ( !isEmpty(&stack ))
		{
			printf("(%d,%d)", getTop(&stack)->row, getTop(&stack)->col);
			pop(&stack);
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}