现在有一个迷宫,里面随机分布着宝藏,请用C语言编程实现寻找一条最短路径,要求途径这些宝藏点然后走出迷宫,最后输出左转和右转的次数
时间: 2023-10-07 16:11:01 浏览: 101
c语言支持自己创建迷宫,并求解最短路径.zip
为了解决这个问题,可以使用广度优先搜索算法(BFS),首先我们需要定义一些数据结构和变量:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define MAX_N 100
#define INF 0x7fffffff
int n, m; // 迷宫的大小
int startX, startY; // 起点坐标
int endX, endY; // 终点坐标
int treasureX[MAX_N], treasureY[MAX_N]; // 宝藏的坐标
int treasureNum; // 宝藏的数量
int maze[MAX_N][MAX_N]; // 迷宫地图
int distance[MAX_N][MAX_N]; // 起点到每个点的距离
int visited[MAX_N][MAX_N]; // 标记每个点是否访问过
int prev[MAX_N][MAX_N]; // 记录到达每个点的前一个点
int turnLeft[MAX_N][MAX_N]; // 记录到达每个点时需要向左转的次数
int turnRight[MAX_N][MAX_N]; // 记录到达每个点时需要向右转的次数
```
其中,`MAX_N` 表示迷宫的最大大小,`INF` 表示无穷大,`startX` 和 `startY` 表示起点坐标,`endX` 和 `endY` 表示终点坐标,`treasureX` 和 `treasureY` 分别表示宝藏的横纵坐标,`treasureNum` 表示宝藏的数量,`maze` 表示迷宫地图,`distance` 表示起点到每个点的距离,`visited` 表示标记每个点是否访问过,`prev` 记录到达每个点的前一个点,`turnLeft` 和 `turnRight` 分别记录到达每个点时需要向左转和向右转的次数。
接下来,我们需要编写一个函数来读取迷宫地图和宝藏信息:
```c
void readMaze() {
scanf("%d%d", &n, &m);
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < m; j++) {
scanf("%d", &maze[i][j]);
if (maze[i][j] == 2) { // 标记宝藏的位置
treasureX[treasureNum] = i;
treasureY[treasureNum] = j;
treasureNum++;
} else if (maze[i][j] == 3) { // 标记起点的位置
startX = i;
startY = j;
} else if (maze[i][j] == 4) { // 标记终点的位置
endX = i;
endY = j;
}
}
}
}
```
接着,我们需要编写一个函数来计算两个点之间的曼哈顿距离(也就是横坐标差的绝对值加上纵坐标差的绝对值):
```c
int manhattanDistance(int x1, int y1, int x2, int y2) {
return abs(x1 - x2) + abs(y1 - y2);
}
```
然后,我们需要编写一个函数来计算从起点到终点和宝藏的最短路径:
```c
void bfs() {
// 初始化
memset(visited, 0, sizeof(visited));
memset(distance, INF, sizeof(distance));
memset(prev, -1, sizeof(prev));
memset(turnLeft, 0, sizeof(turnLeft));
memset(turnRight, 0, sizeof(turnRight));
distance[startX][startY] = 0;
visited[startX][startY] = 1;
// 宝藏的坐标入队
for (int i = 0; i < treasureNum; i++) {
int x = treasureX[i];
int y = treasureY[i];
distance[x][y] = manhattanDistance(startX, startY, x, y);
prev[x][y] = -2;
visited[x][y] = 1;
}
// BFS搜索
int queue[MAX_N * MAX_N][2];
int head = 0, tail = 0;
queue[tail][0] = startX;
queue[tail][1] = startY;
tail++;
while (head < tail) {
int x = queue[head][0];
int y = queue[head][1];
head++;
for (int i = 0; i < 4; i++) {
int dx = 0, dy = 0;
if (i == 0) dx = -1;
else if (i == 1) dx = 1;
else if (i == 2) dy = -1;
else if (i == 3) dy = 1;
int nx = x + dx;
int ny = y + dy;
if (nx < 0 || nx >= n || ny < 0 || ny >= m) continue;
if (visited[nx][ny]) continue;
if (maze[nx][ny] == 1) continue;
visited[nx][ny] = 1;
distance[nx][ny] = distance[x][y] + 1;
prev[nx][ny] = x * m + y;
queue[tail][0] = nx;
queue[tail][1] = ny;
tail++;
}
}
// 计算每个宝藏点到起点和终点的最短路径
int treasureDist[MAX_N];
memset(treasureDist, INF, sizeof(treasureDist));
for (int i = 0; i < treasureNum; i++) {
int x = treasureX[i];
int y = treasureY[i];
treasureDist[i] = distance[x][y];
}
treasureDist[treasureNum] = manhattanDistance(startX, startY, endX, endY);
// 计算到达每个点时需要向左转和向右转的次数
for (int x = 0; x < n; x++) {
for (int y = 0; y < m; y++) {
if (prev[x][y] == -1) continue;
int px = prev[x][y] / m;
int py = prev[x][y] % m;
int dx = x - px;
int dy = y - py;
int nx = x + dx;
int ny = y + dy;
if (nx < 0 || nx >= n || ny < 0 || ny >= m) continue;
if (maze[nx][ny] == 1) continue;
if (dx == -1 && dy == 0) { // 上
turnRight[x][y] = manhattanDistance(x, y, nx, ny) - turnLeft[px][py];
} else if (dx == 1 && dy == 0) { // 下
turnLeft[x][y] = manhattanDistance(x, y, nx, ny) - turnRight[px][py];
} else if (dx == 0 && dy == -1) { // 左
turnLeft[x][y] = manhattanDistance(x, y, nx, ny) - turnRight[px][py];
} else if (dx == 0 && dy == 1) { // 右
turnRight[x][y] = manhattanDistance(x, y, nx, ny) - turnLeft[px][py];
}
}
}
// 输出结果
printf("%d\n", treasureNum + 1);
for (int i = 0; i <= treasureNum; i++) {
printf("%d ", treasureDist[i]);
if (i < treasureNum) {
printf("%d %d\n", turnLeft[treasureX[i]][treasureY[i]], turnRight[treasureX[i]][treasureY[i]]);
} else {
printf("%d %d\n", turnLeft[endX][endY], turnRight[endX][endY]);
}
}
}
```
在 `bfs` 函数中,首先进行了一些初始化操作。然后,将宝藏的坐标入队,并将起点到每个宝藏点的距离初始化为曼哈顿距离。接着,进行 BFS 搜索,并记录到达每个点的前一个点。搜索过程中,需要判断当前点是否在迷宫范围内、是否已经访问、是否是障碍物等情况。
搜索完成后,计算每个宝藏点到起点和终点的最短路径,并计算到达每个点时需要向左转和向右转的次数。这里需要注意,向左转的次数等于曼哈顿距离减去到达上一个点时需要向右转的次数,向右转的次数也类似。
最后,输出结果。输出的第一行是宝藏的数量加 1,表示总共需要经过的点的数量。接下来的每一行表示到达每个点的距离、需要向左转的次数和需要向右转的次数。
完整代码如下:
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