Java分别利用深度优先和广度优先求解迷宫路径

目录
  • 深度优先
    • 实现效果
    • 示例代码
  • 广度优先
    • 实现效果
    • 示例代码
  • 知识点总结

深度优先

实现效果

示例代码

import java.awt.*;
import javax.swing.*;

public class AlgoFrame extends JFrame{

    private int canvasWidth;
    private int canvasHeight;

    public AlgoFrame(String title, int canvasWidth, int canvasHeight){

        super(title);

        this.canvasWidth = canvasWidth;
        this.canvasHeight = canvasHeight;

        AlgoCanvas canvas = new AlgoCanvas();
        setContentPane(canvas);
        pack();

        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        setResizable(false);

        setVisible(true);
    }

    public AlgoFrame(String title){

        this(title, 1024, 768);
    }

    public int getCanvasWidth(){return canvasWidth;}
    public int getCanvasHeight(){return canvasHeight;}

    // data
    private MazeData data;
    public void render(MazeData data){
        this.data = data;
        repaint();
    }

    private class AlgoCanvas extends JPanel{

        public AlgoCanvas(){
            // 双缓存
            super(true);
        }

        @Override
        public void paintComponent(Graphics g) {
            super.paintComponent(g);

            Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;

            // 抗锯齿
//            RenderingHints hints = new RenderingHints(
//                    RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
//                    RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
//            hints.put(RenderingHints.KEY_RENDERING, RenderingHints.VALUE_RENDER_QUALITY);
//            g2d.addRenderingHints(hints);

            // 具体绘制
            int w = canvasWidth/data.M();
            int h = canvasHeight/data.N();

            for(int i = 0 ; i < data.N() ; i ++ )
            {
                for(int j = 0 ; j < data.M() ; j ++){
                    if (data.getMaze(i, j) == MazeData.WALL)
                        AlgoVisHelper.setColor(g2d, AlgoVisHelper.LightBlue);
                    else
                        AlgoVisHelper.setColor(g2d, AlgoVisHelper.White);

                    if(data.path[i][j])
                    	AlgoVisHelper.setColor(g2d, AlgoVisHelper.Orange);

                    if(data.result[i][j])
                    	AlgoVisHelper.setColor(g2d, AlgoVisHelper.Red);

                    AlgoVisHelper.fillRectangle(g2d, j * w, i * h, w, h);
                }
            }

        }

        @Override
        public Dimension getPreferredSize(){
            return new Dimension(canvasWidth, canvasHeight);
        }
    }
}

import java.awt.*;
import java.awt.geom.Ellipse2D;

import java.awt.geom.Rectangle2D;
import java.lang.InterruptedException;

public class AlgoVisHelper {

    private AlgoVisHelper(){}

    public static final Color Red = new Color(0xF44336);
    public static final Color Pink = new Color(0xE91E63);
    public static final Color Purple = new Color(0x9C27B0);
    public static final Color DeepPurple = new Color(0x673AB7);
    public static final Color Indigo = new Color(0x3F51B5);
    public static final Color Blue = new Color(0x2196F3);
    public static final Color LightBlue = new Color(0x03A9F4);
    public static final Color Cyan = new Color(0x00BCD4);
    public static final Color Teal = new Color(0x009688);
    public static final Color Green = new Color(0x4CAF50);
    public static final Color LightGreen = new Color(0x8BC34A);
    public static final Color Lime = new Color(0xCDDC39);
    public static final Color Yellow = new Color(0xFFEB3B);
    public static final Color Amber = new Color(0xFFC107);
    public static final Color Orange = new Color(0xFF9800);
    public static final Color DeepOrange = new Color(0xFF5722);
    public static final Color Brown = new Color(0x795548);
    public static final Color Grey = new Color(0x9E9E9E);
    public static final Color BlueGrey = new Color(0x607D8B);
    public static final Color Black = new Color(0x000000);
    public static final Color White = new Color(0xFFFFFF);

    public static void strokeCircle(Graphics2D g, int x, int y, int r){

        Ellipse2D circle = new Ellipse2D.Double(x-r, y-r, 2*r, 2*r);
        g.draw(circle);
    }

    public static void fillCircle(Graphics2D g, int x, int y, int r){

        Ellipse2D circle = new Ellipse2D.Double(x-r, y-r, 2*r, 2*r);
        g.fill(circle);
    }

    public static void strokeRectangle(Graphics2D g, int x, int y, int w, int h){

        Rectangle2D rectangle = new Rectangle2D.Double(x, y, w, h);
        g.draw(rectangle);
    }

    public static void fillRectangle(Graphics2D g, int x, int y, int w, int h){

        Rectangle2D rectangle = new Rectangle2D.Double(x, y, w, h);
        g.fill(rectangle);
    }

    public static void setColor(Graphics2D g, Color color){
        g.setColor(color);
    }

    public static void setStrokeWidth(Graphics2D g, int w){
        int strokeWidth = w;
        g.setStroke(new BasicStroke(strokeWidth, BasicStroke.CAP_ROUND, BasicStroke.JOIN_ROUND));
    }

    public static void pause(int t) {
        try {
            Thread.sleep(t);
//            System.out.println("Dely");
        }
        catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Error sleeping");
        }
    }

}

import java.awt.*;
import java.util.Stack;

public class AlgoVisualizer {

    private static int DELAY = 10;
    private static int blockSide = 8;

    private MazeData data;
    private AlgoFrame frame;

    private static final int d[][] = {{-1,0}, {0, 1}, {1, 0}, {0, -1}};  //左下右上

    public AlgoVisualizer(String mazeFile){

        // 初始化数据
        data = new MazeData(mazeFile);
        int sceneHeight = data.N() * blockSide;
        int sceneWidth = data.M() * blockSide;

        // 初始化视图
        EventQueue.invokeLater(() -> {
            frame = new AlgoFrame("Maze Solver Visualization", sceneWidth, sceneHeight);

            new Thread(() -> {
                run();
            }).start();
        });
    }

    public void run(){

        setData(-1, -1, false);

        Stack<Position> stack = new Stack<Position>();
        Position entrance = new Position(data.getEntranceX(), data.getEntranceY());
        stack.push(entrance);
        data.visited[entrance.getX()][entrance.getY()] = true;

        boolean isSolved = false;
        while (!stack.empty()) {
        	Position curPos = stack.pop();
        	setData(curPos.getX(), curPos.getY(), true);

        	if (curPos.getX() == data.getExitX() && curPos.getY() == data.getExitY()) {
        		isSolved = true;
        		findPath(curPos);  //find the path from the final position
        		break;
        	}

        	for (int i = 0; i < 4; i++) {
        		int newX = curPos.getX() + d[i][0];
        		int newY = curPos.getY() + d[i][1];

        		if (data.inArea(newX, newY) && !data.visited[newX][newY] &&
        				data.getMaze(newX, newY) == MazeData.ROAD) {
        			stack.push(new Position(newX, newY, curPos));
        			data.visited[newX][newY] = true;
				}
			}

		}

        if (!isSolved) {
			System.out.println("the maze has no solution");
		}
        setData(-1, -1, false);
    }

    public void findPath(Position des) {
    	Position cur = des;
    	while (cur != null) {
    		data.result[cur.getX()][cur.getY()] = true;
			cur = cur.getPrev();
		}

	}

    private void setData(int x, int y, boolean isPath){
    	if (data.inArea(x, y)) {
    		data.path[x][y] = isPath;
		}

        frame.render(data);
        AlgoVisHelper.pause(DELAY);
    }

    public static void main(String[] args) {

        String mazeFile = "maze_101_101.txt";

        AlgoVisualizer vis = new AlgoVisualizer(mazeFile);

    }
}

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Scanner;

public class MazeData {

    public static final char ROAD = ' ';
    public static final char WALL = '#';

    private int N, M;
    private char[][] maze;

    private int entranceX, entranceY;
    private int exitX, exitY;

    public boolean[][] visited;
    public boolean[][] path;
    public boolean[][] result;

     public MazeData(String filename){

        if(filename == null)
            throw new IllegalArgumentException("Filename can not be null!");

        Scanner scanner = null;
        try{
            File file = new File(filename);
            if(!file.exists())
                throw new IllegalArgumentException("File " + filename + " doesn't exist");

            FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
            scanner = new Scanner(new BufferedInputStream(fis), "UTF-8");

            // 读取第一行
            String nmline = scanner.nextLine();
            String[] nm = nmline.trim().split("\\s+");
            //System.out.print(nm[0] + ' ' + nm[1]);

            N = Integer.parseInt(nm[0]);
            // System.out.println("N = " + N);
            M = Integer.parseInt(nm[1]);
            // System.out.println("M = " + M);

            // 读取后续的N行
            maze = new char[N][M];
            visited = new boolean[N][M];
            path = new boolean[N][M];
            result = new boolean[N][M];

            for(int i = 0 ; i < N ; i ++){
                String line = scanner.nextLine();

                // 每行保证有M个字符
                if(line.length() != M)
                    throw new IllegalArgumentException("Maze file " + filename + " is invalid");
                for(int j = 0 ; j < M ; j ++)
                {
                    maze[i][j] = line.charAt(j);
                    visited[i][j] = false;
                    path[i][j] = false;
                    result[i][j] = false;

                }
            }
        }
        catch(IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
        finally {
            if(scanner != null)
                scanner.close();
        }

        entranceX = 1;
        entranceY = 0;
        exitX = N - 2 ;
        exitY = M - 1;
    }

    public int N(){ return N; }
    public int M(){ return M; }
    public int  getEntranceX() {return entranceX;}
    public int  getEntranceY() {return entranceY;}
    public int getExitX() { return exitX;}
    public int getExitY() { return exitY;}

    public char getMaze(int i, int j){
        if(!inArea(i,j))
            throw new IllegalArgumentException("i or j is out of index in getMaze!");

        return maze[i][j];
    }

    public boolean inArea(int x, int y){
        return x >= 0 && x < N && y >= 0 && y < M;
    }

    public void print(){
        System.out.println(N + " " + M);
        for(int i = 0 ; i < N ; i ++){
            for(int j = 0 ; j < M ; j ++)
                System.out.print(maze[i][j]);
            System.out.println();
        }
        return;
    }

}

public class Position {

	private int x, y;
	private Position prev;

	public Position(int x, int y, Position prev ) {
		// TODO Auto-generated constructor stub
		this.x = x;
		this.y = y;
		this.prev = prev;
	}

	public Position(int x, int y) {
		// TODO Auto-generated constructor stub
		this(x, y, null);
	}

	public int getX() { return x;}
	public int getY() { return y;}
	public Position getPrev() {return prev;}

}

上面是深度优先的非递归遍历方法

下面是广度优先的遍历方法

广度优先

实现效果

示例代码

import java.awt.*;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Stack;

public class AlgoVisualizer {

    private static int DELAY = 10;
    private static int blockSide = 8;

    private MazeData data;
    private AlgoFrame frame;

    private static final int d[][] = {{-1,0}, {0, 1}, {1, 0}, {0, -1}};  //左下右上

    public AlgoVisualizer(String mazeFile){

        // 初始化数据
        data = new MazeData(mazeFile);
        int sceneHeight = data.N() * blockSide;
        int sceneWidth = data.M() * blockSide;

        // 初始化视图
        EventQueue.invokeLater(() -> {
            frame = new AlgoFrame("Maze Solver Visualization", sceneWidth, sceneHeight);

            new Thread(() -> {
                run();
            }).start();
        });
    }

    public void run(){

        setData(-1, -1, false);

        LinkedList<Position> queue = new LinkedList<Position>();
        Position entrance = new Position(data.getEntranceX(), data.getEntranceY());
        queue.addLast(entrance);
        data.visited[entrance.getX()][entrance.getY()] = true;

        boolean isSolved = false;
        while ( queue.size() != 0) {
        	Position curPos = queue.pop();
        	setData(curPos.getX(), curPos.getY(), true);

        	if (curPos.getX() == data.getExitX() && curPos.getY() == data.getExitY()) {
        		isSolved = true;
        		findPath(curPos);  //find the path from the final position
        		break;
        	}

        	for (int i = 0; i < 4; i++) {
        		int newX = curPos.getX() + d[i][0];
        		int newY = curPos.getY() + d[i][1];

        		if (data.inArea(newX, newY) && !data.visited[newX][newY] &&
        				data.getMaze(newX, newY) == MazeData.ROAD) {
        			queue.addLast(new Position(newX, newY, curPos));
        			data.visited[newX][newY] = true;
				}
			}

		}

        if (!isSolved) {
			System.out.println("the maze has no solution");
		}
        setData(-1, -1, false);
    }

    public void findPath(Position des) {
    	Position cur = des;
    	while (cur != null) {
    		data.result[cur.getX()][cur.getY()] = true;
			cur = cur.getPrev();
		}

	}

    private void setData(int x, int y, boolean isPath){
    	if (data.inArea(x, y)) {
    		data.path[x][y] = isPath;
		}

        frame.render(data);
        AlgoVisHelper.pause(DELAY);
    }

    public static void main(String[] args) {

        String mazeFile = "maze_101_101.txt";

        AlgoVisualizer vis = new AlgoVisualizer(mazeFile);

    }
}

知识点总结

q为抽象的队列

以上就是Java分别利用深度优先和广度优先求解迷宫路径的详细内容,更多关于Java求解迷宫路径的资料请关注我们其它相关文章!

(0)

相关推荐

  • java迷宫算法的理解(递归分割,递归回溯,深搜,广搜)

    最近这学期做了一个java迷宫的课程设计,这里代码及其算法逻辑就分享出来. 首先简单的说一下其中我使用的算法(自动生成地图:递归分割法.递归回溯法:寻找路径:深度优先.广度优先算法) 递归分割法: 地图外面一圈被墙围住,然后在空白区域生成十字墙壁,再随机选择三面墙,将其打通,这样就能保证迷宫的流动性,再分别对刚才分好的四个区域以同样的方式执行分割,一直递归下去,直到空间不足以分割就return. 递归回溯法: 递归回溯法与深度优先算法在大致算法上其实差不多,具体只有一些细微的差别,都是通过判断当

  • Java基于深度优先遍历的随机迷宫生成算法

    这两天因为要做一个随机的地图生成系统,所以一直在研究随机迷宫生成算法,好吧,算是有一点小小的成果. 随机迷宫生成我自己的理解简而言之分为以下几步: 1.建立一张地图,我用的二维数组表示,地图上全是障碍物.然后再创建一个用来表示每个格子是否被访问过的二维数组.再创建一个用来表示路径的栈结构. 2.随机选择地图上的一点,呃为了方便我初始点直接取的是左上角即坐标表示为0,0的格子.终点的话因为不涉及到交互就暂时没有. 3.查找当前格子的邻接格(注意,这里的邻接格子都是还未被访问的,下面的代码里有写).

  • Java数据结构BFS广搜法解决迷宫问题

    目录 1.例题 题目描述 输入 输出 测试数据  2. 思路分析 基本思想 具体步骤 代码实现 3.BFS小结 求解思路: 注意 1.例题 题目描述 迷宫由 n 行 m 列的单元格组成,每个单元格要么是空地,要么是障碍物.其中1表示空地,可以走通,2表示障碍物.给定起点坐标startx,starty以及终点坐标endx,endy.现请你找到一条从起点到终点的最短路径长度. 输入 第一行包含两个整数n,m(1<=n,m<=1000).接下来 n 行,每行包含m个整数(值1或2),用于表示这个二维

  • java 实现迷宫回溯算法示例详解

    用一个7 x 7的矩形表示迷宫,0和1分别表示的是通路和障碍.通过设计编写程序找到蓝色小球达到蓝色旗子的路线 思路: 构建一个迷宫(用二维数组)实现找通路的方法findRoad() 构建二维数组不难,我们主要是要实现findRoad()这个方法,在实现这个方法前,我们需要约定好一下几个点:小球的位置当作入口(1,1),小旗的位置当作出口(5,5)数组里数的含义分别为(0没有走过).(1障碍).(2走过且为正确的路线).(3走过且为错误的路线)将我们每一步的走法称为策略:下 -> 右 -> 上

  • 详解Java利用深度优先遍历解决迷宫问题

    目录 什么是深度优先 一个简单的例子 程序实现 什么是深度优先 什么是深度,即向下,深度优先,即向下优先,一口气走到底,走到底发现没路再往回走. 在算法实现上来讲,深度优先可以考虑是递归的代名词,深度优先搜索必然需要使用到递归的思路. 有的人可能会说了,我可以用栈来实现,以迭代的方式,那么问题来了,栈这种数据结构,同学们认为是否也囊括了递归呢?Java语言的方法区本身也是实现在一个栈空间上的. 一个简单的例子 我们以一个简单的迷宫为例,以1代表墙,0代表路径,我们构造一个具有出入口的迷宫. 1

  • java图的深度优先遍历实现随机生成迷宫

    最近经常在机房看同学在玩一个走迷宫的游戏,比较有趣,自己也用java写一个实现随机生成迷宫的算法,其实就是一个图的深度优先遍历算法.基本思想就是,迷宫中的每个点都有四面墙,然后呢. 1.从任意一点开始访问(我的算法中固定是从(0,0)点开始),往四个方向中的随机一个访问(每访问到一个可访问的点,就去掉该点的那个方向的墙),被访问点继续以这种方识向下进行访问. 2.对每个被访问的点都被标识为已访问,当一个点对某个方向进行访问时我们首先会判断被访问点是否已被访问,或者触到边界.如果该点四个方向皆已访

  • java寻找迷宫路径的简单实现示例

    迷宫项目实现设计文档 项目介绍: 一个网格迷宫由n行m列的单元格组成,每个大院个要么是空地(用0表示),要么是障碍物(用1表示).你的任务是找一条从起点到终点的移动序列,其中只能上下左右移动到相邻单元格.任何时候都不能在有障碍物的单元格中,也不能走到迷宫之外.起点为左上角和终点右下角. 项目功能: 解决迷宫路径查找问题,寻找一条从左上角迷宫入口到右下角迷宫出口的一条有效路径,0代表可走,1代表不能行走,找到请输出最终的迷宫和路径信息,找不到请输出不存在有效路径. 项目所用知识点: 采用Java面

  • Java分别利用深度优先和广度优先求解迷宫路径

    目录 深度优先 实现效果 示例代码 广度优先 实现效果 示例代码 知识点总结 深度优先 实现效果 示例代码 import java.awt.*; import javax.swing.*; public class AlgoFrame extends JFrame{ private int canvasWidth; private int canvasHeight; public AlgoFrame(String title, int canvasWidth, int canvasHeight)

  • Java实现利用广度优先遍历(BFS)计算最短路径的方法

    本文实例讲述了Java实现利用广度优先遍历(BFS)计算最短路径的方法.分享给大家供大家参考.具体分析如下: 我们用字符串代表图的顶点(vertax),来模拟学校中Classroom, Square, Toilet, Canteen, South Gate, North Gate几个地点,然后计算任意两点之间的最短路径. 如下图所示: 如,我想从North Gate去Canteen, 程序的输出结果应为: BFS: From [North Gate] to [Canteen]: North Ga

  • 深度优先与广度优先Java实现代码示例

    在编程生活中,我们总会遇见树性结构,这几天刚好需要对树形结构操作,就记录下自己的操作方式以及过程.现在假设有一颗这样树,(是不是二叉树都没关系,原理都是一样的) 1.深度优先 英文缩写为DFS即Depth First Search. 深度优先搜索是一种在开发爬虫早期使用较多的方法.它的目的是要达到被搜索结构的叶结点(即那些不包含任何超链的HTML文件) .在一个HTML文件中,当一个超链被选择后,被链接的HTML文件将执行深度优先搜索,即在搜索其余的超链结果之前必须先完整地搜索单独的一条链.深度

  • 使用python求解迷宫问题的三种实现方法

    目录 前言 递归求解 回溯求解 队列求解 总结 前言 在迷宫问题中,给定入口和出口,要求找到路径.本文将讨论三种求解方法,递归求解.回溯求解和队列求解. 在介绍具体算法之前,先考虑将迷宫数字化.这里将迷宫用一个二维的list存储(即list嵌套在list里),将不可到达的位置用1表示,可到达的位置用0表示,并将已经到过的位置用2表示. 递归求解 递归求解的基本思路是: 每个时刻总有一个当前位置,开始时这个位置是迷宫人口. 如果当前位置就是出口,问题已解决. 否则,如果从当前位置己无路可走,当前的

  • Java编程实现深度优先遍历与连通分量代码示例

    深度优先遍历 深度优先遍历类似于一个人走迷宫: 如图所示,从起点开始选择一条边走到下一个顶点,没到一个顶点便标记此顶点已到达. 当来到一个标记过的顶点时回退到上一个顶点,再选择一条没有到达过的顶点. 当回退到的路口已没有可走的通道时继续回退. 而连通分量,看概念:无向图G的极大连通子图称为G的连通分量( Connected Component).任何连通图的连通分量只有一个,即是其自身,非连通的无向图有多个连通分量. 下面看看具体实例: package com.dataStructure.gra

  • Java客户端利用Jedis操作redis缓存示例代码

    前言 Redis是一个开源的Key-Value数据缓存,和Memcached类似.Redis多种类型的value,包括string(字符串).list(链表).set(集合).zset(sorted set --有序集合)和hash(哈希类型). Jedis 是 Redis 官方首选的 Java 客户端开发包.下面就来给大家详细关于Java客户端利用Jedis操作redis缓存的相关内容,话不多说,直接来看示例代码吧. 示例代码: //连接redis ,redis的默认端口是6379 Jedis

  • PHP实现基于回溯法求解迷宫问题的方法详解

    本文实例讲述了PHP实现基于回溯法求解迷宫问题的方法.分享给大家供大家参考,具体如下: 引言 最近在leetcode上看了些算法题,有些看着很简单的很常用的东西,竟然一下子想不出来怎么求解,比如说:实现sqrt函数,求数组的排列.如果高数学的不好,这些看似简单的问题,第一次碰到也会感觉很难求解,当然了,今天要说的是这样一个问题,求解迷宫的所有解,这个问题的求解用到了回溯法的思想,不了解这个思想的话,很多稍微复杂点的问题都很难解了. 问题描述 这个问题是在实在瞎逛的时候碰到的,具体哪里记不太清了.

  • Java编程利用socket多线程访问服务器文件代码示例

    这篇文章将向大家展示Java编程利用socket多线程访问服务器文件代码示例,如果您想先了解Java多线程socket编程的基础知识,可以看下这篇文章:Java多线程编程实现socket通信示例代码. 接下来进入正文,我们看看利用socket多线程访问服务器代码: ServerMain.java package com.ysk.webServer; import java.io.File; import java.io.IOException; import java.net.ServerSoc

随机推荐