使用 C 语言实现字符走迷宫 DFS算法应用

news2024/9/23 16:12:31

使用 C 语言实现字符走迷宫 DFS算法应用

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迷宫问题是一个经典的编程问题，通常用于算法训练。我们将通过使用 C 语言来实现一个字符迷宫的求解，其中玩家可以控制字符在迷宫中移动，直到找到出口。

1. 问题描述

我们将设计一个二维迷宫，其中 "0" 表示空地，"1" 表示墙壁，"S" 是起点，"E" 是终点。玩家的目标是从起点出发，找到一条通往终点的路径。

迷宫示例：

2. 实现思路

我们将用深度优先搜索（DFS）来解决这个问题。DFS 是一种递归的搜索算法，它会从起点出发，沿着一条路径前进，直到遇到障碍物或走到终点。如果当前路径无法走通，算法会回溯到上一步，继续寻找其他路径。

主要步骤：

设计迷宫数据结构。
编写 DFS 算法寻找路径。
打印出找到的路径或提示无解。

3. 代码实现

3.1 数据结构设计

我们可以用一个二维数组来表示迷宫。通过定义一个结构体存储迷宫的基本信息。

#include <stdio.h>

#define ROWS 4
#define COLS 5

char maze[ROWS][COLS] = {
    {'S', '0', '1', '0', '0'},
    {'1', '0', '1', '0', '1'},
    {'0', '0', '0', '0', '0'},
    {'1', '1', '0', '1', 'E'}
};

int visited[ROWS][COLS] = {0};  // 标记访问过的点

3.2 深度优先搜索（DFS）

DFS 的核心是递归。在每次递归中，我们会从当前位置出发，依次尝试上下左右四个方向。如果找到出口 E，递归返回成功。如果所有路径都走不通，返回失败。

int isSafe(int x, int y) {
    return (x >= 0 && x < ROWS && y >= 0 && y < COLS && 
            maze[x][y] != '1' && visited[x][y] == 0);
}

int DFS(int x, int y) {
    if (maze[x][y] == 'E') {  // 找到终点
        return 1;
    }
    
    // 标记当前点为已访问
    visited[x][y] = 1;

    // 上下左右四个方向
    int dx[] = {-1, 1, 0, 0};
    int dy[] = {0, 0, -1, 1};

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        int newX = x + dx[i];
        int newY = y + dy[i];

        if (isSafe(newX, newY)) {
            if (DFS(newX, newY)) {
                return 1;
            }
        }
    }

    // 回溯
    visited[x][y] = 0;
    return 0;
}

3.3 程序入口

在主函数中调用 DFS 搜索起点 'S'，并输出结果。

int main() {
    int startX, startY;

    // 寻找起点 'S'
    for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
        for (int j = 0; j < COLS; j++) {
            if (maze[i][j] == 'S') {
                startX = i;
                startY = j;
                break;
            }
        }
    }

    // 使用 DFS 查找路径
    if (DFS(startX, startY)) {
        printf("找到出口!\n");
    } else {
        printf("无路可走!\n");
    }

    return 0;
}