BFS求解迷宫的最短路径问题

时间:2023-03-09 17:38:43
BFS求解迷宫的最短路径问题

题目:给定一个大小为N*M的迷宫,迷宫由通道('.')和墙壁('#')组成,其中通道S表示起点,通道G表示终点,每一步移动可以达到上下左右中不是墙壁的位置。试求出起点到终点的最小步数。(本题假定迷宫是有解的)(N,M<=100)

输入:

10 10
#S######.#
......#..#
.#.##.##.#
.#........
##.##.####
....#....#
.#######.#
....#.....
.####.###.
....#...G#

输出:

22

本题目与解题思路均来源于挑战程序设计竞赛(第二版),是个经典的将BFS与队列(先进先出)特性紧密结合问题。广度优先搜索(BFS)按照距开始状态由近及远的顺序进行搜索,因此很容易地用来求最短路径、最少操作之类的问题。我们可以用所在的位置表状态,转移的方式为四方向移动,只要将已经访问过的状态用标记管理起来,就可以很好地做到由近及远的搜索。由于要求最短距离,不妨用dis[n][m]数组把最短距离保存起来,初始用非常大的常熟inf来初始化它,这样尚未到达的的位置就是inf,也就同时起了标记的作用。虽然到达终点时就会停止搜索,可如果继续下去直到队列为空的话,就可以计算出到各个位置的最短距离。此外,若搜索到最后,dis依然为inf,便可得知这个位置是无法从起点到达。

附上代码:

 #include<iostream>
#include<cstdio>
#include<queue>
using namespace std;
typedef pair<int,int> pa;
const int inf=0x3f3f3f3f;
char map[][]; //表示迷宫的字符串数组
int n,m;
int sx,sy; //起点坐标
int gx,gy; //终点坐标
int dis[][]; //保存起点到各点最短距离
queue<pa> q;
const int dir[][]={{,},{-,},{,},{,-}}; //表示x和y可以移动的四个方向
int bfs()
{
for(int i=;i<n;i++){
for(int j=;j<m;j++){
dis[i][j]=inf; //将起点到各点的距离初始化为无穷大,表示为到达
}
}
q.push(pa(sx,sy));
dis[sx][sy]=; //从起点出发将距离设为0 ,并放入队列
//不断循环直到队列的长度为0
while(q.size())
{
//取出队首元素
pa p=q.front();
q.pop();
//如果取出的状态是终点,则结束搜索
if(p.first==gx&&p.second==gy) break;
//四个方向的循环
for(int i=;i<;i++)
{
//移动之后的坐标记为(dx,dy)
int dx=p.first+dir[i][];
int dy=p.second+dir[i][];
//判断是否已经访问过,如果dis[dx][dy]不为inf即为已经访问过
if(dx>=&&dx<n&&dy>=&&dy<m&&map[dx][dy]!='#'&&dis[dx][dy]==inf)
{
//可以移动的话,则加入到队列,并且该位置的距离确定为到p的距离加1
q.push(pa(dx,dy));
dis[dx][dy]=dis[p.first][p.second]+;
}
}
}
return dis[gx][gy];
}
int main()
{
cin>>n>>m;
getchar();
for(int i=;i<n;i++){
for(int j=;j<m;j++){
scanf("%c",&map[i][j]);
if (map[i][j] == 'S')
{
sx=i; sy=j;
}
if (map[i][j] == 'G')
{
gx=i; gy=j;
}
}
getchar();
}
int ans=bfs();
cout<<ans<<endl;
return ;
}
/*
10 10
#S######.#
......#..#
.#.##.##.#
.#........
##.##.####
....#....#
.#######.#
....#.....
.####.###.
....#...G#
22
*/