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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