用java语言以一个 m * n 的长方阵表示迷宫, 0和1分别表示迷宫的通路和障碍。 设计一个程序, 对任意设定的迷宫, 求出一条从入口到出口的通路, 或得出没有通路的结论。 基本要求 : (1) 实现一个以链表做存储的栈类型, 然后编写一个求解迷宫的非递归程序。 求的通路以三元组(i, j, d) 的形式输出, 其中:(i, j) 指示迷宫中的一个坐标, d 表示走到下一坐标的方向,第一个坐标是(1,1)。 如: 对于下列数据的迷宫, 输出一条通路: (1, 1, 1),(1, 2, 2), (2, 2, 2),(3, 2, 3),(3, 1, 2) ……。 (2) 编写递归形式的算法, 求得迷宫中所有可能的道路;
时间: 2023-09-12 18:07:31 浏览: 68
首先,我们可以使用一个二维数组来表示迷宫,其中0表示通路,1表示障碍。假设起点为(0,0),出口为(m-1,n-1)。
(1)非递归算法
我们可以使用栈来记录当前的位置和方向。从起点开始,将其入栈,并且标记为已经访问过。然后不断进行如下操作:
1. 取出栈顶元素,记录当前位置和方向。
2. 如果当前位置是终点,则输出路径并结束程序。
3. 否则,依次尝试向上、右、下、左四个方向移动,如果该方向是通路并且没有访问过,则将新的位置和方向入栈,并且标记为已经访问过。
4. 如果四个方向都不能移动,则将该位置出栈。
代码如下:
```java
public class MazeSolver {
private static final int[][] DIRECTIONS = {{-1, 0}, {0, 1}, {1, 0}, {0, -1}}; // 上右下左四个方向
public static List<int[]> solveMaze(int[][] maze) {
int m = maze.length;
int n = maze[0].length;
boolean[][] visited = new boolean[m][n];
Stack<int[]> stack = new Stack<>(); // 存储当前位置和方向
stack.push(new int[]{0, 0, 0}); // 起点入栈
visited[0][0] = true;
while (!stack.empty()) {
int[] curr = stack.pop();
int i = curr[0];
int j = curr[1];
int d = curr[2];
if (i == m - 1 && j == n - 1) { // 到达终点
List<int[]> path = new ArrayList<>();
Stack<int[]> tmpStack = new Stack<>(); // 用于反转路径
tmpStack.push(curr);
while (!stack.empty()) {
tmpStack.push(stack.pop()); // 将路径上的元素全部倒入tmpStack中
}
while (!tmpStack.empty()) {
path.add(tmpStack.pop()); // 将路径上的元素按顺序放入path中
}
return path;
}
for (int k = 0; k < 4; k++) { // 尝试四个方向
int ni = i + DIRECTIONS[k][0];
int nj = j + DIRECTIONS[k][1];
if (ni >= 0 && ni < m && nj >= 0 && nj < n && maze[ni][nj] == 0 && !visited[ni][nj]) { // 可以移动
stack.push(new int[]{ni, nj, k});
visited[ni][nj] = true;
}
}
}
return null; // 没有找到路径
}
}
```
(2)递归算法
递归算法可以分为两步:
1. 从起点开始,尝试四个方向移动,如果该方向是通路并且没有访问过,则递归地继续向该方向移动。
2. 如果四个方向都不能移动,则回溯到上一个位置,尝试另外的方向。
代码如下:
```java
public class MazeSolver {
private static final int[][] DIRECTIONS = {{-1, 0}, {0, 1}, {1, 0}, {0, -1}}; // 上右下左四个方向
public static List<List<int[]>> solveMaze(int[][] maze) {
int m = maze.length;
int n = maze[0].length;
boolean[][] visited = new boolean[m][n];
List<List<int[]>> paths = new ArrayList<>();
List<int[]> path = new ArrayList<>();
path.add(new int[]{0, 0});
solveMazeHelper(maze, 0, 0, visited, path, paths);
return paths;
}
private static void solveMazeHelper(int[][] maze, int i, int j, boolean[][] visited, List<int[]> path, List<List<int[]>> paths) {
if (i == maze.length - 1 && j == maze[0].length - 1) { // 到达终点
paths.add(new ArrayList<>(path)); // 将路径加入结果列表
return;
}
visited[i][j] = true;
for (int k = 0; k < 4; k++) { // 尝试四个方向
int ni = i + DIRECTIONS[k][0];
int nj = j + DIRECTIONS[k][1];
if (ni >= 0 && ni < maze.length && nj >= 0 && nj < maze[0].length && maze[ni][nj] == 0 && !visited[ni][nj]) { // 可以移动
path.add(new int[]{ni, nj});
solveMazeHelper(maze, ni, nj, visited, path, paths);
path.remove(path.size() - 1); // 回溯
}
}
visited[i][j] = false;
}
}
```
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