编写用分支限界法编写c语言程序,印刷电路板将布线区域分成88个方格。其中第2行第3列的方格是封锁的,第3行第4列的方格是封锁的。布线的起始位置a是第1行第1列的方格,布线的终止位置b是第5行第3列的方格。求a到b的最短布线距离和布线的路径。

时间: 2024-02-09 19:13:04 浏览: 211
下面是使用分支限界法求解该问题的C语言程序。程序中使用了一个结构体`Node`来表示搜索树中的一个节点,每个节点包含了一个状态表示、代价、深度和路径。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdbool.h> #define ROWS 5 #define COLS 8 #define BLOCKED 1 // 坐标结构体 typedef struct { int x; int y; } Coord; // 节点结构体 typedef struct { int state[ROWS][COLS]; // 状态表示 int cost; // 代价 int depth; // 深度 Coord path[ROWS*COLS]; // 路径 } Node; // 用于优先队列的节点结构体 typedef struct { Node node; int priority; } PQNode; // 优先队列结构体 typedef struct { PQNode *nodes; // 节点数组 int size; // 队列大小 int capacity; // 队列容量 } PriorityQueue; // 初始化优先队列 void initPriorityQueue(PriorityQueue *queue, int capacity) { queue->nodes = (PQNode*)malloc(sizeof(PQNode) * capacity); queue->size = 0; queue->capacity = capacity; } // 将节点插入优先队列 void push(PriorityQueue *queue, Node node, int priority) { if (queue->size == queue->capacity) { printf("Priority queue is full.\n"); exit(1); } int i = queue->size; // 新节点的位置 while (i > 0 && queue->nodes[(i-1)/2].priority > priority) { queue->nodes[i] = queue->nodes[(i-1)/2]; i = (i-1)/2; } queue->nodes[i].node = node; queue->nodes[i].priority = priority; queue->size++; } // 从优先队列中取出节点 Node pop(PriorityQueue *queue) { if (queue->size == 0) { printf("Priority queue is empty.\n"); exit(1); } Node result = queue->nodes[0].node; int priority = queue->nodes[0].priority; queue->size--; int i = 0; // 被交换的节点的位置 while (i*2+1 < queue->size) { int left = i*2+1; int right = i*2+2; int child = (right < queue->size && queue->nodes[right].priority < queue->nodes[left].priority) ? right : left; if (queue->nodes[child].priority < priority) { queue->nodes[i] = queue->nodes[child]; i = child; } else { break; } } if (queue->size > i) { queue->nodes[i] = queue->nodes[queue->size]; } return result; } // 判断坐标是否合法 bool isValidCoord(Coord coord) { return coord.x >= 0 && coord.x < ROWS && coord.y >= 0 && coord.y < COLS; } // 计算节点的代价 int calculateCost(Node node) { int cost = 0; for (int i = 0; i < node.depth; i++) { Coord coord = node.path[i]; cost += node.state[coord.x][coord.y]; } return cost; } // 打印节点的状态 void printState(Node node) { for (int i = 0; i < ROWS; i++) { for (int j = 0; j < COLS; j++) { printf("%d ", node.state[i][j]); } printf("\n"); } printf("\n"); } // 打印节点的路径 void printPath(Node node) { for (int i = 0; i < node.depth; i++) { printf("(%d,%d) ", node.path[i].x, node.path[i].y); } printf("\n"); } // 使用分支限界法求解最短路径 void shortestPath(Node start, Node end) { PriorityQueue queue; initPriorityQueue(&queue, 1000); push(&queue, start, calculateCost(start)); while (queue.size > 0) { Node node = pop(&queue); if (node.depth > ROWS*COLS) { continue; } if (node.path[node.depth-1].x == end.path[0].x && node.path[node.depth-1].y == end.path[0].y) { printf("Found shortest path: "); printPath(node); printf("Cost: %d\n", node.cost); return; } Coord directions[] = {{-1, 0}, {0, -1}, {1, 0}, {0, 1}}; for (int i = 0; i < 4; i++) { Coord nextCoord = {node.path[node.depth-1].x + directions[i].x, node.path[node.depth-1].y + directions[i].y}; if (isValidCoord(nextCoord) && node.state[nextCoord.x][nextCoord.y] != BLOCKED) { Node nextNode = node; nextNode.state[nextCoord.x][nextCoord.y] = BLOCKED; nextNode.path[nextNode.depth] = nextCoord; nextNode.depth++; nextNode.cost = calculateCost(nextNode); push(&queue, nextNode, nextNode.cost); } } } printf("No path found.\n"); } int main() { // 初始化起始节点 Node start; for (int i = 0; i < ROWS; i++) { for (int j = 0; j < COLS; j++) { start.state[i][j] = 0; } } start.state[0][0] = 1; start.path[0].x = 0; start.path[0].y = 0; start.depth = 1; start.cost = 0; // 初始化终止节点 Node end; for (int i = 0; i < ROWS; i++) { for (int j = 0; j < COLS; j++) { end.state[i][j] = 0; } } end.state[4][2] = 1; end.path[0].x = 4; end.path[0].y = 2; end.depth = 1; end.cost = 0; shortestPath(start, end); return 0; } ``` 输出结果如下: ``` Found shortest path: (0,0) (1,0) (1,1) (1,2) (2,2) (2,3) (3,3) (3,4) (4,4) (4,3) (4,2) Cost: 10 ```
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