python prim算法迷宫
时间: 2024-03-10 11:42:31 浏览: 31
Prim算法是一种用于生成最小生成树的算法,可以用来解决迷宫生成的问题。在Python中,可以使用Prim算法来生成迷宫。
首先,我们需要创建一个二维的迷宫矩阵,其中包含迷宫的墙壁和路径。然后,我们选择一个起始点作为迷宫的起点,并将其标记为已访问。接下来,我们将起点周围的墙壁加入到一个优先队列中。
在每一次循环中,我们从优先队列中选择一个墙壁,如果该墙壁的两侧都已经被访问过,则跳过该墙壁。否则,我们将该墙壁打通,并将其两侧的路径加入到迷宫中,并将其两侧的墙壁加入到优先队列中。
重复上述步骤,直到优先队列为空。最终得到的迷宫就是一个通过Prim算法生成的迷宫。
相关问题
python prim算法
Prim算法是一种用于解决最小生成树问题的贪心算法。最小生成树是指在一个连通无向图中,找到一个子图,使得该子图包含了原图中的所有顶点,并且边的权重之和最小。
Python中可以使用Prim算法来求解最小生成树。下面是Prim算法的基本步骤:
1. 选择一个起始顶点作为生成树的根节点,并将其加入生成树中。
2. 从与生成树相邻的顶点中选择一个权重最小的边,并将其加入生成树中。
3. 重复上述步骤,直到生成树包含了原图中的所有顶点。
在Python中,可以使用邻接矩阵或邻接表来表示图。以下是使用邻接矩阵表示图并实现Prim算法的示例代码:
```python
import sys
class Graph:
def __init__(self, vertices):
self.V = vertices
self.graph = [[0 for _ in range(vertices)] for _ in range(vertices)]
def min_key(self, key, mst_set):
min_val = sys.maxsize
min_index = -1
for v in range(self.V):
if key[v] < min_val and not mst_set[v]:
min_val = key[v]
min_index = v
return min_index
def prim_mst(self):
key = [sys.maxsize] * self.V
parent = [None] * self.V
key[0] = 0
mst_set = [False] * self.V
for _ in range(self.V):
u = self.min_key(key, mst_set)
mst_set[u] = True
for v in range(self.V):
if self.graph[u][v] > 0 and not mst_set[v] and key[v] > self.graph[u][v]:
key[v] = self.graph[u][v]
parent[v] = u
return parent
# 示例用法
g = Graph(5)
g.graph = [[0, 2, 0, 6, 0],
[2, 0, 3, 8, 5],
[0, 3, 0, 0, 7],
[6, 8, 0, 0, 9],
[0, 5, 7, 9, 0]]
parent = g.prim_mst()
print("边\t权重")
for i in range(1, g.V):
print(parent[i], "-", i, "\t", g.graph[i][parent[i]])
```
这段代码中,我们首先定义了一个Graph类,其中包含了图的顶点数和邻接矩阵。然后,我们实现了prim_mst方法来执行Prim算法。最后,我们创建了一个示例图,并打印出最小生成树的边及其权重。
prim算法迷宫c语言
以下是使用prim算法生成迷宫的C语言代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define ROW 10 // 迷宫行数
#define COLUMN 10 // 迷宫列数
// 迷宫单元格结构体
struct cell {
int row; // 行号
int column; // 列号
int visited; // 是否访问过
int walls[4]; // 墙壁状态
/*
墙壁状态说明:
walls[0]:上边墙壁,0表示未破坏,1表示已破坏
walls[1]:右边墙壁,0表示未破坏,1表示已破坏
walls[2]:下边墙壁,0表示未破坏,1表示已破坏
walls[3]:左边墙壁,0表示未破坏,1表示已破坏
*/
};
// 初始化迷宫单元格
void init_cell(struct cell *c, int row, int column) {
c->row = row;
c->column = column;
c->visited = 0;
c->walls[0] = 1;
c->walls[1] = 1;
c->walls[2] = 1;
c->walls[3] = 1;
}
// 获取迷宫单元格
struct cell *get_cell(struct cell *grid, int row, int column) {
if (row < 0 || row >= ROW || column < 0 || column >= COLUMN) {
return NULL;
}
return &grid[row * COLUMN + column];
}
// 获取迷宫单元格周围未访问的单元格
struct cell **get_unvisited_neighbors(struct cell *grid, int row, int column) {
struct cell **neighbors = (struct cell **)malloc(4 * sizeof(struct cell *));
int count = 0;
struct cell *top = get_cell(grid, row - 1, column);
if (top != NULL && !top->visited) {
neighbors[count++] = top;
}
struct cell *right = get_cell(grid, row, column + 1);
if (right != NULL && !right->visited) {
neighbors[count++] = right;
}
struct cell *bottom = get_cell(grid, row + 1, column);
if (bottom != NULL && !bottom->visited) {
neighbors[count++] = bottom;
}
struct cell *left = get_cell(grid, row, column - 1);
if (left != NULL && !left->visited) {
neighbors[count++] = left;
}
if (count == 0) {
free(neighbors);
return NULL;
} else {
return neighbors;
}
}
// 打印迷宫
void print_maze(struct cell *grid) {
for (int i = 0; i < ROW; i++) {
for (int j = 0; j < COLUMN; j++) {
struct cell *c = get_cell(grid, i, j);
// 打印左边墙壁
if (c->walls[3]) {
printf("|");
} else {
printf(" ");
}
// 打印空格
if (i == 0 && j == 0) {
printf("S");
} else if (i == ROW - 1 && j == COLUMN - 1) {
printf("E");
} else {
printf(" ");
}
// 打印右边墙壁
if (c->walls[1]) {
printf("|");
} else {
printf(" ");
}
}
printf("\n");
// 打印下边墙壁
for (int j = 0; j < COLUMN; j++) {
struct cell *c = get_cell(grid, i, j);
if (c->walls[2]) {
printf("--");
} else {
printf(" ");
}
}
printf("\n");
}
}
// prim算法生成迷宫
void generate_maze(struct cell *grid) {
// 随机选择起始单元格
struct cell *start = get_cell(grid, 0, 0);
start->visited = 1;
// 初始化候选边集合
int edge_count = ROW * COLUMN - 1;
struct cell **edges = (struct cell **)malloc(edge_count * sizeof(struct cell *));
int index = 0;
struct cell **neighbors = get_unvisited_neighbors(grid, start->row, start->column);
for (int i = 0; i < 4 && neighbors != NULL && neighbors[i] != NULL; i++) {
edges[index++] = neighbors[i];
}
free(neighbors);
// 随机选择候选边并加入迷宫
while (index > 0) {
int random_index = rand() % index;
struct cell *edge = edges[random_index];
struct cell *neighbor = edge;
struct cell *current = get_cell(grid, edge->row, edge->column);
free(edges[random_index]);
edges[random_index] = edges[--index];
if (current->visited && !neighbor->visited) {
// 破坏当前单元格与相邻单元格之间的墙壁
if (current->row == neighbor->row) {
if (current->column < neighbor->column) {
current->walls[1] = 0; // 破坏当前单元格右侧墙壁
neighbor->walls[3] = 0; // 破坏相邻单元格左侧墙壁
} else {
current->walls[3] = 0; // 破坏当前单元格左侧墙壁
neighbor->walls[1] = 0; // 破坏相邻单元格右侧墙壁
}
} else {
if (current->row < neighbor->row) {
current->walls[2] = 0; // 破坏当前单元格下侧墙壁
neighbor->walls[0] = 0; // 破坏相邻单元格上侧墙壁
} else {
current->walls[0] = 0; // 破坏当前单元格上侧墙壁
neighbor->walls[2] = 0; // 破坏相邻单元格下侧墙壁
}
}
// 将相邻单元格加入迷宫,并将其候选边加入候选边集合
neighbor->visited = 1;
neighbors = get_unvisited_neighbors(grid, neighbor->row, neighbor->column);
for (int i = 0; i < 4 && neighbors != NULL && neighbors[i] != NULL; i++) {
edges[index++] = neighbors[i];
}
free(neighbors);
}
}
free(edges);
}
int main() {
struct cell *grid = (struct cell *)malloc(ROW * COLUMN * sizeof(struct cell));
for (int i = 0; i < ROW; i++) {
for (int j = 0; j < COLUMN; j++) {
init_cell(&grid[i * COLUMN + j], i, j);
}
}
srand((unsigned int)time(NULL));
generate_maze(grid);
print_maze(grid);
free(grid);
return 0;
}
```
相关推荐
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![zip](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083736.png)
![-](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_column_c1.png)
![-](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_column_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)