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Name: 迷宮類
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Author:goal00001111
Date: 20-05-10 15:33
Description:
1。建立迷宮（外圍建筑圍墻），可選擇人工創建迷宮或計算機隨機創建迷宮，還可修改迷宮
2。設置入口和出口。
3。尋找最短路徑，分別采用了廣度搜索，深度搜索（包括遞歸和非遞歸形式）
4。若找到可行路徑，打印路徑，否則報告錯誤。
*/
#include <iostream>
#include <time.h>
using namespace std;
const int M = 20; //最大行數
const int N = 20; //最大列數
enum {OPEN, CLOSE, PASSED, ROAD=-1}; //分別表示該點通，不通，已走和屬于所選路徑
class MiGong{
struct stype{//存儲每個路徑點的有關數據；橫坐標，縱坐標和其前驅在數組中的位置
int x;
int y;
int pre;//在廣度搜索中用來指向前驅，在深度搜索中用來表明目前所指的方向
} way[M*N];
int zx[4];//存儲東南西北四個方向所對應的x的值
int zy[4];//存儲東南西北四個方向所對應的y的值
int begin[2];//存儲入口坐標
int end[2]; //存儲出口坐標
int map[M+2][N+2];//存儲迷宮地圖
int c_map[M+2][N+2];//存儲迷宮地圖拷貝
public:
MiGong(); //構造函數，建立一個處處都關閉的迷宮
void BuildMiGong(); //建立迷宮地圖
void PerfectMiGong();//修正迷宮地圖
void CopyMiGong(); //拷貝迷宮地圖
void GetBegin();//創建入口坐標
void GetEnd(); //創建出口坐標
bool IsBegin(int x, int y);//判斷該點是否為入口
bool IsEnd(int x, int y); //判斷該點是否為出口
bool ExtentSearchWay(); //尋找路徑：廣度搜索
void PutQueue(int rear);//把隊列路徑顯示到迷宮中
bool DeepSearchWay(); //尋找路徑：深度搜索
bool Search(int x, int y);//深度搜索遞歸子函數
bool DeepSearchWay_2(); //尋找路徑：深度搜索
void PutStack(int top); //把棧路徑顯示到迷宮中
void PrintMiGong();//輸出迷宮地圖
void PrintWay();//輸出運動路徑
};
MiGong::MiGong()//構造函數，建立一個處處都關閉的迷宮
{
for (int i=0; i<M+2; i++)
for (int j=1; j<=N; j++)
{
if (i==0 || i==M+1)
map[i][j] = j;
else
map[i][j] = CLOSE;
}
for (int i=0; i<M+2; i++)
map[i][0] = i;
for (int i=0; i<M+2; i++)
map[i][N+1] = i;
zx[0]=1; zx[1]=0; zx[2]=-1; zx[3]=0;
zy[0]=0; zy[1]=-1;zy[2]=0; zy[3]=1;
}
void MiGong::GetBegin()//創建入口坐標
{
do{
cout << "請輸入入口坐標：" << endl;
cin >> begin[0];
cin >> begin[1];
} while (begin[0]<1 || begin[0]>M || begin[1]<1 || begin[1]>N);
}
void MiGong::GetEnd()//創建出口坐標
{
do{
cout << "請輸入出口坐標：" << endl;
cin >> end[0];
cin >> end[1];
} while (end[0]<1 || end[0]>M || end[1]<1 || end[1]>N);
}
bool MiGong::IsBegin(int x, int y)//判斷該點是否為入口
{
return (x==begin[0] && y==begin[1]) ? 1 : 0;
}
bool MiGong::IsEnd(int x, int y)//判斷該點是否為出口
{
return (x==end[0] && y==end[1]) ? 1 : 0;
}
void MiGong::BuildMiGong() //建立迷宮地圖
{
cout << "請選擇建立迷宮的方法： 輸入m表示人工建立，輸入c表示計算機建立" << endl;
char choice;
do{
cin >> choice;
} while (choice != 'm' && choice != 'c');
if (choice == 'm')
{
cout << "請輸入迷宮地圖，0表示通，1表示不通" << endl;
for (int i=1; i<=M; i++)
for (int j=1; j<=N; j++)
cin >> map[i][j];
}
else
{
srand( (unsigned) time(NULL));
for (int i=1; i<=M; i++)
for (int j=1; j<=N; j++)
map[i][j] = rand() % 2;
}
}
void MiGong::PerfectMiGong()//修正迷宮地圖
{
int i, j;
char choice;
do{
do{
cout << "請輸入需要修改的坐標：（輸入0，0結束）" << endl;
cin >> i;
cin >> j;
} while (i<0 || i>M || j<0 || j>N);
fflush(stdin);
if (i!=0 && j!=0)
{
do{
cout << "打開該點輸入o，關閉該點輸入c" << endl;
cin >> choice;
fflush(stdin);
} while (choice != 'c' && choice != 'o');
if (choice == 'o')
map[i][j] = OPEN;
else
map[i][j] = CLOSE;
PrintMiGong();
}
} while (i!=0 && j!=0);
}
void MiGong::CopyMiGong()//拷貝迷宮地圖
{
for (int i=0; i<M+2; i++)
for (int j=0; j<N+2; j++)
c_map[i][j] = map[i][j];
}
void MiGong::PrintMiGong()//輸出迷宮地圖
{
for (int i=0; i<M+2; i++)
{
for (int j=0; j<N+2; j++)
{
if (i==0 || i==M+1 || j==0 || j==N+1)
{
if (map[i][j] < 10)
cout << 0;
cout << map[i][j];
}
else if (OPEN == map[i][j])
cout << ' ' << ' ';
else
cout << '#' << '#';
}
cout << endl;
}
}
void MiGong::PrintWay() //輸出運動路徑
{
int count = 0;
for (int i=0; i<M+2; i++)
{
for (int j=0; j<N+2; j++)
{
if (i==0 || i==M+1 || j==0 || j==N+1)
{
if (c_map[i][j] < 10)
cout << 0;
cout << c_map[i][j];
}
else if (ROAD == c_map[i][j])
{
count++;
cout << char(2) << char(2);
}
else if (OPEN == c_map[i][j])
cout << ' ' << ' ';
else
cout << '#' << '#';
}
cout << endl;
}
cout << "共" << count << "步" << endl;
}
bool MiGong::ExtentSearchWay()//尋找路徑：廣度搜索
{
CopyMiGong();
int front = 0; //隊首
int rear = 0; //隊尾
bool find = false; //判斷是否找到路徑
way[0].x = begin[0];
way[0].y = begin[1];
c_map[way[0].x][way[0].y] = PASSED; //該點已走過
while (front<=rear && !find)
{
for (int i=0; i<4; i++)//判斷當前路徑點四周是否可通過
{
int x = way[front].x + zx[i];
int y = way[front].y + zy[i];
if (c_map[x][y] == OPEN)//如果某個方向可通過，將該點納入隊列
{
rear++;
way[rear].x = x;
way[rear].y = y;
way[rear].pre = front;
c_map[x][y] = PASSED;
}
if (IsEnd(x, y)) //找到出口
{
PutQueue(rear); //把隊列路徑顯示到迷宮中
find = true;
}
}
front++;
}
return find;
}
void MiGong::PutQueue(int rear) //把隊列路徑顯示到迷宮中
{
CopyMiGong();
int i = rear;
do {
c_map[way[i].x][way[i].y] = ROAD;
i = way[i].pre;
} while (!IsBegin(way[i].x, way[i].y));
c_map[begin[0]][begin[1]] = ROAD;
}
bool MiGong::DeepSearchWay()//尋找路徑：深度搜索
{
CopyMiGong();
if (Search(begin[0], begin[1]))
{
c_map[begin[0]][begin[1]] = ROAD;
return true;
}
return false;
}
bool MiGong::Search(int x, int y)//深度搜索遞歸子函數
{
if (c_map[x][y] != OPEN)//如果某個方向不可通過
return false;
c_map[x][y] = PASSED;
if (IsEnd(x, y)) //找到出口
{
c_map[x][y] = ROAD;
return true;
}
for (int i=0; i<4; i++)//判斷當前路徑點四周是否可通過
{
if (Search(x+zx[i], y+zy[i]))
{
c_map[x][y] = ROAD;
return true;
}
}
return false;
}
bool MiGong::DeepSearchWay_2()//尋找路徑：深度搜索
{
CopyMiGong();
int top = 0; //棧頂指針
bool find = false; //判斷是否找到路徑
way[0].x = begin[0];
way[0].y = begin[1];
way[0].pre = 0;
c_map[way[0].x][way[0].y] = PASSED; //該點已走過
while (top >= 0 && !find)
{
if (way[top].pre < 4)
{
int x = way[top].x + zx[way[top].pre];
int y = way[top].y + zy[way[top].pre];
if (c_map[x][y] == OPEN)//如果某個方向可通過，將該點納入棧
{
top++;
way[top].x = x;
way[top].y = y;
way[top].pre = 0;
c_map[x][y] = PASSED;
}
else //否則換個方向
way[top].pre++;
if (IsEnd(x, y)) //找到出口
{
PutStack(top); //把棧路徑顯示到迷宮中
find = true;
}
}
else
{
top--;
}
}
return find;
}
void MiGong::PutStack(int top) //把棧路徑顯示到迷宮中
{
CopyMiGong();
while (top >= 0)
{
c_map[way[top].x][way[top].y] = ROAD;
top--;
}
}
int main()
{
MiGong obj;
char choice;
do{
obj.BuildMiGong();
obj.PrintMiGong();
cout << "對迷宮地圖還滿意嗎？選擇此迷宮輸入y，重新選擇迷宮輸入n, 修改迷宮輸入x" << endl;
do{
cin >> choice;
} while (choice != 'y' && choice != 'n' && choice != 'x');
} while (choice == 'n');
if (choice == 'x') //修正迷宮地圖
obj.PerfectMiGong();
obj.GetBegin(); //創建入口坐標
obj.GetEnd(); //創建出口坐標
cout << "廣度搜索：" << endl;
if (obj.ExtentSearchWay()) //如果找到迷宮路徑
obj.PrintWay(); //輸出路徑
else
cout << "此路不通！" << endl;
cout << "深度搜索1：" << endl;
if (obj.DeepSearchWay()) //如果找到迷宮路徑
obj.PrintWay(); //輸出路徑
else
cout << "此路不通！" << endl;
cout << "深度搜索2：" << endl;
if (obj.DeepSearchWay_2()) //如果找到迷宮路徑
obj.PrintWay(); //輸出路徑
else
cout << "此路不通！" << endl;
getchar();getchar();
return 0;
}