使用栈求解迷宫问题 C++
题目：以一个 m*n 的长方阵表示迷宫，0 和 1 分别表示迷宫中的通路和障碍。设计一个程序，对任意设定的迷宫，求出一条从入口到出口的通路，或得出没有通路的结论。 迷宫根据一个迷宫数据文件建立。迷宫数据文件由一个包含 0、1 的矩阵组成。迷宫的通路可以使用通路上各点的坐标序列进行展示(使用图形展示最佳)。
栈类的定义：
//这里使用的是链表描述栈类,可直b接使用STL里面的现成stack，需include stack
#include<iostream>
#include<windows.h >
using namespace std;
template <class T>
class LinkedStack; //使用了模板类
template <class T>
class Node {
friend LinkedStack<T>;
private:
T data;
Node<T> *link;
};
template<class T>
class LinkedStack {
public:
LinkedStack() { //构造函数
top=0;
}
~LinkedStack();
bool IsEmpty() const
{
return top == 0;
}
T Top() const;
LinkedStack<T>& push(const T& x);
LinkedStack<T>& pop();
bool findPath();
void init();
void randomMaze();
bool setPathOnMaze();
void outputMaze();
void set(int m,int n) { //改变maze_size的值
maze_size.row = m;
maze_size.col = n;
}
private:
Node<T> *top; // 指向栈顶节点
T maze_size = { 20,30 }; //默认为20*30的大小
int ** const maze = new int*[maze_size.row + 2]; //二维数组用于储存
T offset[4]; //存储位置信息
};
template<class T> //析构函数
LinkedStack<T>::~LinkedStack()
{ Node<T>*node;
while (top) {
node = top->link;
delete top;
top = node;
}
}
template<class T> //获得栈顶元素数据
T LinkedStack<T>::Top() const{
if (IsEmpty()) { cout << "栈为空" << endl; }
return top->data;
}
template<class T>
LinkedStack<T>& LinkedStack<T>::push(const T& x) { //栈里面添加元素
Node<T> *next = new Node<T>;
next->data = x;
next->link = top;
top = next;
return *this;
}
template<class T>
LinkedStack<T>& LinkedStack<T>::pop() { //栈里面删除元素
Node<T>*next = top;
top = top->link;
delete next;
return *this;
}
现在已经初始化链表栈stack了，现在用栈的元素，开始编写迷宫方法
template<class T>
void LinkedStack<T>::init()
{
//偏移
offset[0].row = 0; offset[0].col = 1; //right
offset[1].row = 1; offset[1].col = 0; //down
offset[2].row = 0; offset[2].col = -1; //left
offset[3].row = -1; offset[3].col = 0; //up
for (int i = 0; i < maze_size.row + 2; i++)
{
maze[i] = new int[maze_size.col+2];
}
}
template<class T>
void LinkedStack<T>::randomMaze()
{
int i, j, rate;
for (i = 0; i < maze_size.row + 2; i++)
{
for (j = 0; j < maze_size.col+2; j++)
{
//设置围墙
if ((i == 0) || (i == maze_size.row + 1) || (j == 0) || (j == maze_size.col + 1))
{
maze[i][j] =5;
}
else
{
rate = rand() % 10 + 1; //使用随机数方法，产生随机数1-10
if (rate<=2)
{
maze[i][j] = 1;//随机生成障碍
}
else
{
maze[i][j] = 0;
}
}
}
}
//最后保证起点和终点能走
maze[1][1] = maze[maze_size.row][maze_size.col] = 0;
}
template<class T>
bool LinkedStack<T>::findPath()
{
//POSITION here;//当前位置
//cout << "good1" << endl;
T here;
here.row = here.col = 1;
maze[1][1] = 3; //放置障碍，防止回来
int option = 0; //next step
const int lastOption = 3;
//find a path
while (here.row !=maze_size.row || here.col !=maze_size.col)
{
//not reach the end
int r, c;
while (option <= lastOption)
{
r = here.row +offset[option].row;
c = here.col +offset[option].col;
if (maze[r][c] == 0)
{
break;
}
option++;//next choice
}
//相邻的位置能走？
if (option <= lastOption)
{
push(here);
here.row = r;
here.col = c;
maze[r][c] = 3; //走过了
option = 0;
}
else
{
if (IsEmpty())
{
return false;
}
//go back
maze[here.row][here.col] = 3; //此路不可通
here =Top();
pop();
option = 0;
}
}
maze[maze_size.row][maze_size.col] = 2;
return true;
}
template<class T>
bool LinkedStack<T>::setPathOnMaze() //将栈里面的数据输出给maze数组的值，设为2
{
T pos;
if (IsEmpty()) {
cout << endl;
cout << "经过尝试，迷宫没有出路" << endl;
return false;
}
while (!IsEmpty())
{
pos =Top();
pop();
maze[pos.row][pos.col] = 2;//路径
}
return true;
}
//然后，可以开始输出我们的地图了。
template<class T>
void LinkedStack<T>::outputMaze()
{
int i, j;
for (i = 0; i <maze_size.row + 2; i++)
{
for (j = 0; j<maze_size.col + 2; j++)
{
if (maze[i][j] == 1)
{
cout << "1"<<" ";
}
else if ((maze[i][j] == 0) || (maze[i][j] == 3))
{
cout << "0"<<" ";
}
else if (maze[i][j] == 5)
{
}
else
{
HANDLE hOut;
hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
SetConsoleTextAttribute(hOut, FOREGROUND_BLUE | FOREGROUND_INTENSITY);
cout << "#"<<" ";
SetConsoleTextAttribute(hOut, FOREGROUND_RED | FOREGROUND_GREEN | FOREGROUND_BLUE);
}
}
cout << endl;
}
}
下面是main方法
typedef struct
{
int row;
int col;
}POSITION; //使用结构体 POSITION，来初始化位置信息
int main()
{
cout << "请输入迷宫的长和宽,等下会随机生成迷宫" << endl;
int m, n;
cin >> m >> n;
LinkedStack<POSITION> path;
path.set(m, n);
path.init();
path.randomMaze();
path.outputMaze();
cout << "**********************************************************"<<endl;
path.findPath();
if (path.setPathOnMaze()) {
path.outputMaze();
}
return 0;
}
