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回溯算法解迷宮問題(java版)

編輯:JAVA綜合教程

回溯算法解迷宮問題(java版)


以一個M×N的長方陣表示迷宮,0和1分別表示迷宮中的通路和障礙。設計程序,對任意設定的迷宮,求出從入口到出口的所有通路。

下面我們來詳細講一下迷宮問題的回溯算法。\

該圖是一個迷宮的圖。1代表是牆不能走,0是可以走的路線。只能往上下左右走,直到從左上角到右下角出口。

做法是用一個二維數組來定義迷宮的初始狀態,然後從左上角開始,不停的去試探所有可行的路線,碰到1就結束本次路徑,然後探索其他的方向,當然我們要標記一下已經走的路線,不能反復的在兩個可行的格子之間來回走。直到走到出口為止,算找到了一個正確路徑。

程序如下,具體做法看注釋即可。

package huisu;

/**
 * Created by wolf on 2016/3/21.
 */
public class MiGong {
    /**
     * 定義迷宮數組
     */
    private int[][] array = {
            {0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0},
            {0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0},
            {0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 1},
            {0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0},
            {0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0},
            {0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1},
            {0, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1},
            {1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1},
            {1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0}

    };
    private int maxLine = 8;
    private int maxRow = 9;

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
        new MiGong().check(0, 0);
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    }

    private void check(int i, int j) {
        //如果到達右下角出口
        if (i == maxRow - 1 && j == maxLine - 1) {
            print();
            return;
        }

        //向右走
        if (canMove(i, j, i, j + 1)) {
            array[i][j] = 5;
            check(i, j + 1);
            array[i][j] = 0;
        }
        //向左走
        if (canMove(i, j, i, j - 1)) {
            array[i][j] = 5;
            check(i, j - 1);
            array[i][j] = 0;
        }
        //向下走
        if (canMove(i, j, i + 1, j)) {
            array[i][j] = 5;
            check(i + 1, j);
            array[i][j] = 0;
        }
        //向上走
        if (canMove(i, j, i - 1, j)) {
            array[i][j] = 5;
            check(i - 1, j);
            array[i][j] = 0;
        }
    }

    private boolean canMove(int i, int j, int targetI, int targetJ) {
//        System.out.println("從第" + (i + 1) + "行第" + (j + 1) + "列,走到第" + (targetI + 1) + "行第" + (targetJ + 1) + "列");
        if (targetI < 0 || targetJ < 0 || targetI >= maxRow || targetJ >= maxLine) {
//            System.out.println("到達最左邊或最右邊,失敗了");
            return false;
        }
        if (array[targetI][targetJ] == 1) {
//            System.out.println("目標是牆,失敗了");
            return false;
        }
        //避免在兩個空格間來回走
        if (array[targetI][targetJ] == 5) {
//            System.out.println("來回走,失敗了");
            return false;
        }

        return true;
    }

    private void print() {
        System.out.println("得到一個解:");
        for (int i = 0; i < maxRow; i++) {
            for (int j = 0; j < maxLine; j++) {
                System.out.print(array[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
我把打印每一步路徑判斷的地方注釋掉了,放開注釋就能看到所有走的路徑。
程序執行效率是非常快,基本上是在3ms之內得到所有路徑。

 

原本只看圖時我還以為只有3條路徑,沒想到程序打出來了8條。後來仔細看看,果然是有8條路徑……

打印結果如下,5是用來標記路徑的:

 

1458551044499
得到一個解:
5 5 1 0 0 0 1 0 
5 5 1 0 0 0 1 0 
5 0 1 0 1 1 0 1 
5 1 1 1 0 0 1 0 
5 5 5 1 5 5 5 0 
0 1 5 5 5 1 5 1 
0 1 1 1 1 0 5 1 
1 1 0 0 0 1 5 1 
1 1 0 0 0 0 5 0 
得到一個解:
5 5 1 0 0 0 1 0 
5 5 1 0 0 0 1 0 
5 0 1 0 1 1 0 1 
5 1 1 1 5 5 1 0 
5 5 5 1 5 5 5 0 
0 1 5 5 5 1 5 1 
0 1 1 1 1 0 5 1 
1 1 0 0 0 1 5 1 
1 1 0 0 0 0 5 0 
得到一個解:
5 5 1 0 0 0 1 0 
0 5 1 0 0 0 1 0 
5 5 1 0 1 1 0 1 
5 1 1 1 0 0 1 0 
5 5 5 1 5 5 5 0 
0 1 5 5 5 1 5 1 
0 1 1 1 1 0 5 1 
1 1 0 0 0 1 5 1 
1 1 0 0 0 0 5 0 
得到一個解:
5 5 1 0 0 0 1 0 
0 5 1 0 0 0 1 0 
5 5 1 0 1 1 0 1 
5 1 1 1 5 5 1 0 
5 5 5 1 5 5 5 0 
0 1 5 5 5 1 5 1 
0 1 1 1 1 0 5 1 
1 1 0 0 0 1 5 1 
1 1 0 0 0 0 5 0 
得到一個解:
5 0 1 0 0 0 1 0 
5 5 1 0 0 0 1 0 
5 5 1 0 1 1 0 1 
5 1 1 1 0 0 1 0 
5 5 5 1 5 5 5 0 
0 1 5 5 5 1 5 1 
0 1 1 1 1 0 5 1 
1 1 0 0 0 1 5 1 
1 1 0 0 0 0 5 0 
得到一個解:
5 0 1 0 0 0 1 0 
5 5 1 0 0 0 1 0 
5 5 1 0 1 1 0 1 
5 1 1 1 5 5 1 0 
5 5 5 1 5 5 5 0 
0 1 5 5 5 1 5 1 
0 1 1 1 1 0 5 1 
1 1 0 0 0 1 5 1 
1 1 0 0 0 0 5 0 
得到一個解:
5 0 1 0 0 0 1 0 
5 0 1 0 0 0 1 0 
5 0 1 0 1 1 0 1 
5 1 1 1 0 0 1 0 
5 5 5 1 5 5 5 0 
0 1 5 5 5 1 5 1 
0 1 1 1 1 0 5 1 
1 1 0 0 0 1 5 1 
1 1 0 0 0 0 5 0 
得到一個解:
5 0 1 0 0 0 1 0 
5 0 1 0 0 0 1 0 
5 0 1 0 1 1 0 1 
5 1 1 1 5 5 1 0 
5 5 5 1 5 5 5 0 
0 1 5 5 5 1 5 1 
0 1 1 1 1 0 5 1 
1 1 0 0 0 1 5 1 
1 1 0 0 0 0 5 0 
1458551044503

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