打印数组算法:堆栈与深度优先搜索(迷宫问题)
每日一貼,今天的內容關鍵字為打印數組
????棧堆的拜訪規矩被制約為Push和Pop兩種作操,Push(入棧或壓棧)向棧頂添加元素,Pop(出棧或彈出)則掏出前當棧頂的元素,也就是說,只能拜訪棧頂元素而不能拜訪棧中其它元素。
????在現我們用棧堆處理一個有意思的問題,定義一個二維數組:
????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,
????};
????它表現一個迷宮,其中的1表現墻壁,0表現可以走的路,只能橫著走或豎著走,不能斜著走,要求編程序找出從左上角到右下角的線路。程序如下:(考參《Linux c 編程一站式習學》)
????
????
C++ Code?| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 | ? | #include<stdio.h> typedef? struct?point { ???? int?row,?col; }?item_t; #define?MAX_ROW? 5 #define?MAX_COL? 5 static?item_t?stack[ 512]; static? int?top?=? 0; void?push(item_t?p) { ????stack[top++]?=?p; } item_t?pop( void) { ???? return?stack[--top]; } int?is_empty( void) { ???? return?top?==? 0; } int?maze[MAX_ROW][MAX_COL]?= { ???? 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, }; void?print_maze( void) { ???? int?i,?j; ???? for?(i?=? 0;?i?<?MAX_ROW;?i++) ????{ ???????? for?(j?=? 0;?j?<?MAX_COL;?j++) ????????????printf( "%d?",?maze[i][j]); ????????putchar( '\n'); ????} ????printf( "*********\n"); } struct?point?predecessor[MAX_ROW][MAX_COL]?= { ????{{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1}}, ????{{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1}}, ????{{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1}}, ????{{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1}}, ????{{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1},?{?- 1,?- 1}}, }; void?visit( int?row,? int?col,? struct?point?pre) { ???? struct?point?visit_point?=?{?row,?col?}; ????maze[row][col]?=? 2; ????predecessor[row][col]?=?pre; ????push(visit_point); } int?main( void) { ???? struct?point?p?=?{? 0,? 0?}; ????maze[p.row][p.col]?=? 2; ????push(p); ???? while?(!is_empty()) ????{ ????????p?=?pop(); ???????? if?(p.row?==?MAX_ROW?-? 1? /*?goal?*/ ????????????????&&?p.col?==?MAX_COL?-? 1) ???????????? break; ???????? if?(p.col?+? 1?<?MAX_COL ???????????????? /*?right?*/ ????????????????&&?maze[p.row][p.col?+? 1]?==? 0) ????????????visit(p.row,?p.col?+? 1,?p); ???????? if?(p.row?+? 1?<?MAX_ROW ???????????????? /*?down?*/ ????????????????&&?maze[p.row?+? 1][p.col]?==? 0) ????????????visit(p.row?+? 1,?p.col,?p); ???????? if?(p.col?-? 1?>=? 0 ???????????????? /*?left?*/ ????????????????&&?maze[p.row][p.col?-? 1]?==? 0) ????????????visit(p.row,?p.col?-? 1,?p); ???????? if?(p.row?-? 1?>=? 0 ???????????????? /*?up?*/ ????????????????&&?maze[p.row?-? 1][p.col]?==? 0) ????????????visit(p.row?-? 1,?p.col,?p); ????????print_maze(); ????} ???? if?(p.row?==?MAX_ROW?-? 1?&&?p.col?==?MAX_COL?-? 1) ????{ ????????printf( "(%d,?%d)\n",?p.row,?p.col); ???????? while?(predecessor[p.row][p.col].row?!=?- 1) ????????{ ????????????p?=?predecessor[p.row][p.col]; ????????????printf( "(%d,?%d)\n",?p.row,?p.col); ????????} ????} ???? else ????????printf( "No?path!\n"); ???? return? 0; } |
俄國作家契訶夫說:“有大狗,有小狗,小狗不該因為大狗的存在而心慌意亂。所有的狗都應該叫,就讓他各自用上帝給他的聲音。
????輸出為:
????
????此次棧堆里的元素是結構體型類的,用來表現迷宮中一個點的x和y標坐。我們用一個新的數據結構保存走迷宮的線路,每一個走過的點都有一個前趨(Predecessor)點,表現是從哪兒走到前當點的,比如predecessor[4][4]是標坐為(3, 4)的點,就表現從(3, 4)走到了(4, 4),一開始predecessor的各元素初始化為效無標坐(-1, -1)。在迷宮中索探線路的同時就把線路保存在predecessor數組中,經已走過的點在maze數組中記為2止防復重走,最后找到點終時就根據predecessor數組保存的線路從點終打印到出發點。為了幫助懂得,把這個算法改寫成偽代碼(Pseudocode)如下圖:
????
????
????程序在while環循的末端插了打印句語,每索探一步都打印出前當迷宮的狀態(標記了哪些點),從打印結果可以看出這類搜索算法的特色是:每次索探完各個方向相鄰的點后之,取其中一個相鄰的點走下去,直一走到無路可走了再退回來,取另一個相鄰的點再走下去。這稱為深度優先搜索(DFS,Depth First Search)。索探迷宮和棧堆化變的程過如下圖所示。
????
????圖中各點的編號表現索探序順,棧堆中保存的應該是標坐,在繪圖時為了直觀就把各點的編號寫在棧堆里了。可見是正棧堆后進先出的質性使這個算法擁有了深度優先的特色。如果在索探問題的解時走進了死胡同,則要需退回來從另一條路繼承索探,這類思惟稱為回溯(Backtrack),一個型典的例子是很多編程書上都會講的八皇后問題。
????最后我們打印點終的標坐并通過predecessor數據結構找到它的前趨,這樣順藤摸瓜直一打印到出發點。那么能不能從出發點到點終正向打印線路呢?,數組支撐隨機拜訪也支撐序順拜訪,如果在一個環循里打印數組,既可以正向打印也可以反向打印。但predecessor這類數據結構卻有很多制約:
1. 不能隨機拜訪一條線路上的意任點,只能通過一個點找到另一個點,通過另一個點再找第三個點,因此只能序順拜訪。
2. 每一個點只知道它的前趨是誰,而不知道它的后繼(Successor)是誰,所以只能反向序順拜訪。
????
可見,有什么樣的數據結構就定決了可以用什么樣的算法。那為什么不再建一個successor數組來保存每一個點的后繼呢?從DFS算法的程過可以看出,雖然每一個點的前趨只有一個,后繼卻不止一個,如果我們為每一個點只保存一個后繼,則法無證保這個后繼向指準確的線路。由此可見,有什么樣的算法就定決了可以用什么樣的數據結構。計劃算法和計劃數據結構這兩件任務是緊密聯系的。
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????考參:《Linux c 編程一站式習學》
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文章結束給大家分享下程序員的一些笑話語錄: 3G普不普及現在已經不是看終端了,而是看應用,有好的,便宜實用的應用,花1000多買個能用的智能手機應該不是什么難事。反過來說,你200元拿一個智能手機,沒有好的應用,看個電影要幾十元,也是沒人用3G。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的打印数组算法:堆栈与深度优先搜索(迷宫问题)的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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