百练4127 迷宫问题(BFS和DFS详解)

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描述
定义一个二维数组：

int maze[5][5] = {

0, 1, 0, 0, 0,

0, 1, 0, 1, 0,

0, 0, 0, 0, 0,

0, 1, 1, 1, 0,

0, 0, 0, 1, 0,

};

它表示一个迷宫，其中的1表示墙壁，0表示可以走的路，只能横着走或竖着走，不能斜着走，要求编程序找出从左上角到右下角的最短路线。

输入
一个5 × 5的二维数组，表示一个迷宫。数据保证有唯一解。
输出
左上角到右下角的最短路径，格式如样例所示。
样例输入

0 1 0 0 0
0 1 0 1 0
0 0 0 0 0
0 1 1 1 0
0 0 0 1 0

样例输出

(0, 0)
(1, 0)
(2, 0)
(2, 1)
(2, 2)
(2, 3)
(2, 4)
(3, 4)
(4, 4)

自作答案1:BFS

//第一遍
#include<stdio.h>
#include<string.h>

struct Node
{
    int x,y;
    int pre;
}q[5*5 + 10];

int X[4] = {1,-1,0,0};
int Y[4] = {0,0,1,-1};

int vis[10][10];
int matrix[10][10];

int test(int x,int y)
{
    if(x<0 || x>=5 || y<0 || y>=5)
        return 0;
    if(matrix[x][y] == 1)
        return 0;
    if(vis[x][y] == 1)
        return 0;
    return 1;
}

int head = 0;
int tail = 1;

void BFS()
{
    q[head].x = 0;
    q[head].y = 0;
    q[head].pre = -1;
    vis[0][0] = 1;

    while(head < tail)
    {
        Node temp = q[head];
        //head++;写在此处错误写法
        if(temp.x == 4 && temp.y == 4)
        {
            return ;
        }

        for(int i = 0;i<4;i++)//*******for(int i = 0;i<5;i++)四个方向
        {
            int newX = temp.x + X[i];
            int newY = temp.y + Y[i];
            if(test(newX,newY))//********if(test(newX,newX))
            {
                q[tail].x = newX;
                q[tail].y = newY;
                q[tail].pre = head;
                tail++;//入队
                vis[newX][newY] = 1;
            }
        }
        head++;//######
    }
}

void print(int v)
{
    if(q[v].pre != -1)
    {
        print(q[v].pre);
        printf("(%d, %d)\n",q[v].x,q[v].y);
    }
}

int main()
{
    for(int i = 0;i<5;i++)
    {
        for(int j = 0;j<5;j++)
        {
            scanf("%d",&matrix[i][j]);
        }
    }

    memset(vis,0,sizeof(vis));
    BFS();
    printf("(0, 0)\n");
    print(head);
    return 0;
}

自做代码2：BFS(详解)

//BFS第二次编写
#include<stdio.h>
#include<string.h>

struct Node
{
    int x,y;
    int pre;
}q[5*5 + 10];//使用数组创建的队列，出栈的时候不会真正的删除元素

int map[5][5];//输入矩阵，判断是否可达
int vis[5][5];//判断是否已经访问

//维护队列的指针,并且相当于完成初始化，直接存放第一个元素
//出队和入队千万不要忘记这两个指针的维护
int qhead = 0;//指向第一个元素
int qtail = 1;//指向最后一个元素的下一个元素

int X[4] = {1,-1,0,0};
int Y[4] = {0,0,-1,1};

int test(int x,int y)
{
    if(x<0 || x>=5 || y<0 || y>=5) return 0;
    if(map[x][y] == 1) return 0;
    if(vis[x][y] == 1) return 0;

    return 1;
}

void BFS()
{
    //第一个节点入队
    q[qhead].x = 0;
    q[qhead].y = 0;
    q[qhead].pre = -1;
    vis[0][0] = 1;

    while(qhead<qtail)
    {
        Node temp_head = q[qhead];//访问队首元素
        //qhead++;此处编写错误，会影响下面的q[qtail].pre = head;
        if(temp_head.x == 4 &&temp_head.y == 4)
            return;
        for(int i = 0;i<4;i++)
        {
            int newX = temp_head.x + X[i];
            int newY = temp_head.y + Y[i];
            if(test(newX,newY))
            {
                //入队
                q[qtail].x = newX;
                q[qtail].y = newY;
                q[qtail].pre = qhead;
                vis[newX][newY] = 1;
                qtail++;
            }
        }
        qhead++;//出队,注意只有这个位置正确
    }
}
void print(int head)
{
    if(head == 0)
        printf("(0, 0)\n");
    else
    {
        if(q[head].pre != -1)
        {
            print(q[head].pre);
            printf("(%d, %d)\n",q[head].x,q[head].y);
        }
    }
}
int main()
{
    int i,j;
    for(i = 0;i<5;i++)
    {
        for(j = 0;j<5;j++)
        {
            scanf("%d",&map[i][j]);//输入数据
        }
    }
    BFS();
    print(qhead);
    memset(vis,0,sizeof(vis));//初始化vis数组
    return 0;
}

自做代码3：DFS（详解）

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<vector>
using namespace std;

const int INF = 100000000;

struct Node//DFS中存放的节点
{
    int x,y;
    Node(int xx,int yy):x(xx),y(yy){}
};

int vis[5][5];
int map[5][5];

int X[4] = {1,-1,0,0};//方向
int Y[4] = {0,0,1,-1};

int test(int x,int y)//是否越界
{
    if(x<0 || x>=5 || y<0 || y>=5)
        return 0;
    if(map[x][y] == 1)
        return 0;
    if(vis[x][y] == 1)
        return 0;
    return 1;
}

int min_dis = INF;//遍历所有的路径，找到最短路径
vector<Node> temp,path;//临时路径，最后的路径
void DFS(int x,int y)
{
    if(x == 4 && y == 4)//判断是否到达终点（4,4）
    {
        temp.push_back(Node(x,y));
        vis[x][y] = 1;

        if(temp.size() < min_dis)//更新最小距离，保存路径
        {
            min_dis = temp.size();
            path = temp;
        }

        temp.pop_back();
        vis[x][y] = 0;
        return ;//这行代码千万不要忘记
    }

    Node u = Node(x,y);//当前访问的节点u

    temp.push_back(u);//将该节点入栈
    vis[x][y] = 1;//访问

    for(int i = 0;i<4;i++)//访问其相邻节点
    {
        int newX = u.x + X[i];
        int newY = u.y + Y[i];
        if(test(newX,newY))
            DFS(newX,newY);
    }

    /*
    可以这样理解，在节点u访问完所有路径之后到达不了最终的节点
    */
    temp.pop_back();
    vis[x][y] = 0;
}

void print()
{
    for(int i = 0;i<path.size();i++)
        printf("(%d, %d)\n",path[i].x,path[i].y);
}

int main()
{
    int i,j;
    for(i = 0;i<5;i++)//输入数据
        for(j = 0;j<5;j++)
            scanf("%d",&map[i][j]);

    memset(vis,0,sizeof(vis));//初始化vis数组

    DFS(0,0);
    print();


    return 0;
}