go语言实现--广度优先搜索迷宫

原文链接:https://blog.csdn.net/tuobicui6522/article/details/80161537

迷宫大致如下:

左上角和右下角的点分别为起点和终点,灰色的点代表墙,走不通,白色的点可以走通,我们要做的是从起点走到终点,我们每到一个点便从上左下右四个方向探索它周围的四个点,如果是走过的点我们不要探索,计算出它的步数,用的广度优先算法。
go语言实现--广度优先搜索迷宫
第一步:把起点(0,0)入队列,每次探索一个点,便把它出队列,坐标是行和列
go语言实现--广度优先搜索迷宫
第二步:把(0,0)出队列,开始探索(0,0),发现只有(1,0)走得通,把(1,0)入队列,蓝色点的值代表起点走到该点的步数
go语言实现--广度优先搜索迷宫
第三步:把(1,0)出队列,开始探索(1,0),发现只有(2,0)和(2,2)走得通,把它们入队列,蓝色的2代表起点走到该点的步数
go语言实现--广度优先搜索迷宫
第四步:把(2,0)出队列,开始探索(2,0),发现走不通,同时不能探索走过的点,所以没有要入队列的坐标
go语言实现--广度优先搜索迷宫
第五步:把(1,2)出队列,开始探索(1,1),发现只有(1,2)可以走通,把它入队列
go语言实现--广度优先搜索迷宫
第六步:类似上面的一步步探索下去

这次的代码文件有两个,一个是maze.in 用来存放迷宫的数组,第一行是表示行数和列数,第二行开始是迷宫数组,内容如下:

6 5
0 1 0 0 0
0 0 0 1 0
0 1 0 1 0
1 1 1 0 0
0 1 0 0 1
0 1 0 0 0

另一个是同一个目录下的maze.go,内容如下:

package main

import (
	"fmt"
	"os"
)

func readMaze(filename string) [][]int{
	file, err := os.Open(filename)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	defer file.Close()

	var row, col int
	fmt.Fscanf(file, "%d %d", &row, &col)
	fmt.Printf("read row is:%d, col is:%d\n", row, col)

	maze := make([][]int, row)
	for i := range maze {
		maze[i] = make([]int, col)
		for j := range maze[i] {
			//fmt.Fscanf(file, "%d", &maze[i][j]) //fmt.Fscanf()遇到换行返回值为0,换成fmt.Fscan
			fmt.Fscan(file, &maze[i][j]) 
		}
	}
	return maze
}

type point struct {
	i, j int
}

var dirs = [4]point{
	{-1, 0},
	{0, -1},
	{1, 0},
	{0, 1},
}

func (p point) add(r point) point {
	return point{p.i + r.i, p.j + r.j}
}

//检查某个点是否越界,并放回该点的值
func (p point) at(grid [][]int) (int, bool) {
	// 坚持是否越界
	if p.i < 0 || p.i >= len(grid) {
		return 0, false
	}

	//检查列是否越界
	if p.j < 0 || p.j >= len(grid[p.i]) {
		return 0, false
	}

	return grid[p.i][p.j], true
}

//广度优先搜索迷宫
func walk(maze [][]int, start, end point) [][]int {
	steps := make([][]int, len(maze))
	for i := range steps {
		steps[i] = make([]int, len(maze[i]))
	}

	Q := []point{start}

	for len(Q) > 0 {
		cur := Q[0]
		fmt.Println("Queue is:", Q)

		Q = Q[1:]


		if cur == end {
			break
		}

		for _, dir := range dirs {
			next := cur.add(dir)
			val, ok := next.at(maze)

			//判断该点十分越界或者遇到墙
			if !ok || val == 1 {
				continue
			}

			val, ok = next.at(steps)
			if !ok || val != 0 {
				continue
			}

			if next == start {
				continue
			}

			//当前的步骤数
			curSteps, _ := cur.at(steps)
			steps[next.i][next.j] = curSteps + 1
			Q = append(Q, next)
		}
	}
	return steps
}

func stepNum(steps [][]int, end point) int {
	return steps[end.i][end.j]
}

func printMaz(maze [][]int) {
	for _, row := range maze {
		for _, val := range row {
			fmt.Printf("%3d", val)
		}
		fmt.Println()
	}
}

func main() {
	maze := readMaze("maze.in") //第一次遇到读文件的问题,于是换成一下的直接赋值给maze
	/*
	maze := [][]int{
		{0, 1, 0, 0, 0},
		{0, 0, 0, 1, 0},
		{0, 1, 0, 1, 0},
		{1, 1, 1, 0, 0},
		{0, 1, 0, 0, 1},
		{0, 1, 0, 0, 0},
	}
	*/
	printMaz(maze)

	fmt.Println("-----------start search----------")
	steps := walk(maze, point{0, 0}, point{len(maze) - 1, len(maze[0]) - 1})
	for _, row := range steps {
		for _, val := range row {
			fmt.Printf("%3d", val)
		}
		fmt.Println()
	}
	num := stepNum(steps, point{len(maze) - 1, len(maze[0]) - 1})
	fmt.Printf("arrival terminal point: %d", num)
}

这里的代码和原文的代码略有不同,在读取文件的时候,详细见代码中的注释。
运行结果:

read row is:6, col is:5
  0  1  0  0  0
  0  0  0  1  0
  0  1  0  1  0
  1  1  1  0  0
  0  1  0  0  1
  0  1  0  0  0
-----------start search----------
Queue is: [{0 0}]
Queue is: [{1 0}]
Queue is: [{2 0} {1 1}]
Queue is: [{1 1}]
Queue is: [{1 2}]
Queue is: [{0 2} {2 2}]
Queue is: [{2 2} {0 3}]
Queue is: [{0 3}]
Queue is: [{0 4}]
Queue is: [{1 4}]
Queue is: [{2 4}]
Queue is: [{3 4}]
Queue is: [{3 3}]
Queue is: [{4 3}]
Queue is: [{4 2} {5 3}]
Queue is: [{5 3} {5 2}]
Queue is: [{5 2} {5 4}]
Queue is: [{5 4}]
  0  0  4  5  6
  1  2  3  0  7
  2  0  4  0  8
  0  0  0 10  9
  0  0 12 11  0
  0  0 13 12 13
arrival terminal point: 13

这里我把队列的情况也打印出来了。
里面的从1到2到3,一直到13表示路径,可以看出起点(0,0)到 终点(5,4)是走的通,所需步数是13步

原文链接:https://blog.csdn.net/tuobicui6522/article/details/80161537

参考:
Go 读取文件 https://studygolang.com/articles/14669?fr=sidebar
Go写文件:https://studygolang.com/articles/19475

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