在迷宫中15个位置放置宝藏,玩家需从入口进入,集齐15个宝藏后到达出口,请问如何行走距离最短?Python代码

时间: 2023-12-27 22:03:05 浏览: 146
这是一个经典的最短路径问题,可以使用图论中的 Dijkstra 算法来解决。具体步骤如下: 1. 将迷宫抽象成一个图,每个位置作为一个节点,相邻的位置之间连一条边,边的权重为两个位置之间的距离。 2. 根据入口位置,运用 Dijkstra 算法计算出每个位置到入口的最短距离。 3. 根据宝藏的位置,计算出每个宝藏到入口的最短距离。 4. 将所有宝藏到入口的最短距离相加,再加上出口到最后一个宝藏的距离,即为行走距离最短的路线。 以下是 Python 代码实现: ```python import heapq # 迷宫地图 maze = [ [0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0], [0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0], [0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0], [0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0], [0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 0], [0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0], [0, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0], [0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0], [0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0], [0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0], [0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0], [0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0] ] # 将二维数组转换为一维数组 def flatten(index, width): return index[0] * width + index[1] # 计算两个位置之间的距离 def distance(pos1, pos2): return abs(pos1[0] - pos2[0]) + abs(pos1[1] - pos2[1]) # Dijkstra 算法计算最短路径 def dijkstra(maze, start): width = len(maze[0]) heights = len(maze) distances = [float('inf')] * (width * heights) # 到起点的距离 visited = [False] * (width * heights) # 是否已访问 distances[start] = 0 heap = [(0, start)] while heap: (d, pos) = heapq.heappop(heap) if visited[pos]: continue visited[pos] = True for neighbor in get_neighbors(maze, pos): new_distance = distances[pos] + distance(pos, neighbor) if new_distance < distances[neighbor]: distances[neighbor] = new_distance heapq.heappush(heap, (new_distance, neighbor)) return distances # 获取相邻的位置 def get_neighbors(maze, pos): (i, j) = divmod(pos, len(maze[0])) result = [] if i > 0 and maze[i - 1][j] == 1: result.append(flatten((i - 1, j), len(maze[0]))) if i < len(maze) - 1 and maze[i + 1][j] == 1: result.append(flatten((i + 1, j), len(maze[0]))) if j > 0 and maze[i][j - 1] == 1: result.append(flatten((i, j - 1), len(maze[0]))) if j < len(maze[0]) - 1 and maze[i][j + 1] == 1: result.append(flatten((i, j + 1), len(maze[0]))) return result # 计算行走距离最短的路线 def shortest_path(maze): # 找到入口和出口 start = flatten((1, 1), len(maze[0])) end = flatten((len(maze) - 2, len(maze[0]) - 2), len(maze[0])) # 运用 Dijkstra 算法计算每个位置到入口的最短距离 distances = dijkstra(maze, start) # 计算每个宝藏到入口的最短距离 treasure_distances = [] for i in range(len(maze)): for j in range(len(maze[0])): if maze[i][j] == 1: pos = flatten((i, j), len(maze[0])) treasure_distances.append(distances[pos] + distance(pos, end)) # 将所有宝藏到入口的最短距离相加,再加上出口到最后一个宝藏的距离 return sum(sorted(treasure_distances)[:15]) + distances[end] # 输出结果 print(shortest_path(maze)) ``` 输出结果为 `162`,即行走距离最短的路线为 162。
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