寻求计算机专业编程：1迷宫问题的求解，要求生成迷宫矩阵，求出迷宫最短的通路（数据结构原代码）
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发布时间：2022-05-22 04:25
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时间：2024-03-06 11:05
using namespace std;
class T //定义描述迷宫中当前位置的结构类型
{
public:
int x; //x代表当前位置的行坐标
int y; //y代表当前位置的列坐标
int dir; //0:无效,1:东,2:南,3:西,4:北
};
class LinkNode //链表结点
{
friend class Stack;
public:
T data;
LinkNode *next;
};
class Stack
{
private:
LinkNode *top; //指向第一个结点的栈顶指针
public:
Stack(); //构造函数，置空栈
~Stack(); //析构函数
void Push(T e); //把元素data压入栈中
T Pop(); //使栈顶元素出栈
T GetPop(); //取出栈顶元素
void Clear(); //把栈清空
bool empty(); //判断栈是否为空，如果为空则返回1，否则返回0
};
Stack::Stack() //构造函数，置空栈
{
top=NULL;
}
Stack::~Stack() //析构函数
{
}
void Stack::Push(T e) //把元素x压入栈中
{
LinkNode *P;
P=new LinkNode;
P->data=e;
P->next=top;
top=P;
}
T Stack::Pop() //使栈顶元素出栈
{
T Temp;
LinkNode *P;
P=top;
top=top->next;
Temp=P->data;
delete P;
return Temp;
}
T Stack::GetPop() //取出栈顶元素
{
return top->data;
}
void Stack::Clear() //把栈清空
{
top=NULL;
}
bool Stack::empty() //判断栈是否为空，如果为空则返回1，否则返回0
{
if(top==NULL) return 1;
else return 0;
}
int move[4][2]={{0,1},{1,0},{0,-1},{-1,0}}; //定义当前位置移动的4个方向
bool Mazepath(int **maze,int m,int n);
//寻找迷宫maze中从（0，0）到（m,n）的路径
//到则返回true,否则返回false
void PrintPath(Stack p); //输出迷宫的路径
void Restore(int **maze,int m,int n); //恢复迷宫
int** GetMaze(int &m,int &n); //获取迷宫
//返回存取迷宫的二维指针
int main()
{
int m=0,n=0; //定义迷宫的长和宽
int **maze; //定义二维指针存取迷宫
maze=GetMaze(m,n); //调用GetMaze(int &m,int &n)函数，得到迷宫
if(Mazepath(maze,m,n)) //调用Mazepath(int **maze,int m,int n)函数获取路径
cout<<"迷宫路径探索成功!\n";
else cout<<"路径不存在!\n";
return 0;
}
int** GetMaze(int &m,int &n)//返回存取迷宫的二维指针
{
int **maze; //定义二维指针存取迷宫
int i=0,j=0;
cout<<"请输入迷宫的长和宽:";
int a,b;cin>>a>>b; //输入迷宫的长和宽
cout<<"请输入迷宫内容:\n";
m=a;
n=b; //m,n分别代表迷宫的行数和列数
maze=new int *[m+2]; //申请长度等于行数加2的二级指针
for(i= 0;i<m+2;i++) //申请每个二维指针的空间
{
maze[i]=new int[n+2];
}
for(i=1;i<=m;i++) //输入迷宫的内容，0代表可通，1代表不通
for(j=1;j<=n;j++)
cin>>maze[i][j];
for(i=0;i<m+2;i++)
maze[i][0]=maze[i][n+1]=1;
for(i=0;i<n+2;i++)
maze[0][i]=maze[m+1][i]=1;
return maze; //返回存贮迷宫的二维指针maze
};
bool Mazepath(int **maze,int m,int n)//寻找迷宫maze中从（0，0）到（m,n）的路径
//到则返回true,否则返回false
{
Stack q,p; //定义栈p、q,分别存探索迷宫的过程和存储路径
T Temp1,Temp2;
int x,y,loop;
Temp1.x=1;
Temp1.y=1;
q.Push(Temp1); //将入口位置入栈
p.Push(Temp1);
maze[1][1]=-1; //标志入口位置已到达过
while(!q.empty()) //栈q非空，则反复探索
{
Temp2=q.GetPop(); //获取栈顶元素
if(!(p.GetPop().x==q.GetPop().x&&p.GetPop().y==q.GetPop().y))
p.Push(Temp2);
//如果有新位置入栈，则把上一个探索的位置存入栈p
for(loop=0;loop<4;loop++) //探索当前位置的4个相邻位置
{
x=Temp2.x+move[loop][0]; //计算出新位置x位置值
y=Temp2.y+move[loop][1]; //计算出新位置y位置值
if(maze[x][y]==0) //判断新位置是否可达
{
Temp1.x=x;
Temp1.y=y;
maze[x][y]=-1; //标志新位置已到达过
q.Push(Temp1); //新位置入栈
}
if((x==(m))&&(y==(n))) //成功到达出口
{
Temp1.x=m;
Temp1.y=n;
Temp1.dir=0;
p.Push(Temp1); //把最后一个位置入栈
PrintPath(p); //输出路径
Restore(maze,m,n); //恢复路径
return 1; //表示成功找到路径
}
}
if(p.GetPop().x==q.GetPop().x&&p.GetPop().y==q.GetPop().y)
//如果没有新位置入栈，则返回到上一个位置
{
p.Pop();
q.Pop();
}
}
return 0; //表示查找失败，即迷宫无路经
}
void PrintPath(Stack p) //输出路径
{
cout<<"迷宫的路径为\n";
cout<<"括号内的内容分别表示为(行坐标,列坐标,数字化方向,方向)\n";
Stack t; //定义一个栈，按从入口到出口存取路径
int a,b;
T data;
LinkNode *temp;
temp=new LinkNode; //申请空间
temp->data=p.Pop(); //取栈p的顶点元素，即第一个位置
t.Push(temp->data); //第一个位置入栈t
delete temp; //释放空间
while(!p.empty()) //栈p非空，则反复转移
{
temp=new LinkNode;
temp->data=p.Pop(); //获取下一个位置
//得到行走方向
a=t.GetPop().x-temp->data.x; //行坐标方向
b=t.GetPop().y-temp->data.y; //列坐标方向
if(a==1) temp->data.dir=1; //方向向下，用1表示
else if(b==1) temp->data.dir=2; //方向向右，用2表示
else if(a==-1) temp->data.dir=3; //方向向上，用3表示
else if(b==-1) temp->data.dir=4; //方向向左，用4表示
t.Push(temp->data); //把新位置入栈
delete temp;
}
//输出路径，包括行坐标，列坐标，下一个位置方向
while(!t.empty()) //栈非空，继续输出
{
data=t.Pop();
cout<<'('<<data.x<<','<<data.y<<','<<data.dir<<","; //输出行坐标，列坐标
switch(data.dir) //输出相应的方向
{
case 1:cout<<"↓)\n";break;
case 2:cout<<"→)\n";break;
case 3:cout<<"↑)\n";break;
case 4:cout<<"←)\n";break;
case 0:cout<<")\n";break;
}
}
}
void Restore(int **maze,int m,int n) //恢复迷宫
{
int i,j;
for(i=0;i<m+2;i++) //遍历指针
for(j=0;j<n+2;j++)
{
if(maze[i][j]==-1) //恢复探索过位置，即把-1恢复为0
maze[i][j]=0;
}
}
示例输出：
测试1：
请输入迷宫的长和宽:5 5
请输入迷宫内容:
0 1 1 0 0
0 0 1 1 0
1 0 0 1 1
1 0 0 1 0
1 1 0 0 0
迷宫的路径为
括号内的内容分别表示为(行坐标,列坐标,数字化方向,方向)
(1,1,1,↓)
(2,1,2,→)
(2,2,1,↓)
(3,2,1,↓)
(4,2,2,→)
(4,3,1,↓)
(5,3,2,→)
(5,4,2,→)
(5,5,0,)
迷宫路径探索成功!
测试2：
请输入迷宫的长和宽:9 8
请输入迷宫内容:
0 0 1 0 0 0 1 0
0 0 1 0 0 0 1 0
0 0 0 0 1 1 0 1
0 1 1 1 0 0 1 0
0 0 0 1 0 0 0 0
0 1 0 0 0 1 0 1
0 1 1 1 1 0 0 1
1 1 0 0 0 1 0 1
1 1 0 0 0 0 0 0
迷宫的路径为
括号内的内容分别表示为(行坐标,列坐标,数字化方向,方向)
(1,1,1,↓)
(2,1,1,↓)
(3,1,1,↓)
(4,1,1,↓)
(5,1,2,→)
(5,2,2,→)
(5,3,1,↓)
(6,3,2,→)
(6,4,2,→)
(6,5,3,↑)
(5,5,2,→)
(5,6,2,→)
(5,7,1,↓)
(6,7,1,↓)
(7,7,1,↓)
(8,7,1,↓)
(9,7,2,→)
(9,8,0,)
迷宫路径探索成功!
