Java怎么利用深度优先和广度优先求解迷宫路径

发布时间:2022-08-29 16:54:02 作者:iii
来源:亿速云 阅读:149

本文小编为大家详细介绍“Java怎么利用深度优先和广度优先求解迷宫路径”,内容详细,步骤清晰,细节处理妥当,希望这篇“Java怎么利用深度优先和广度优先求解迷宫路径”文章能帮助大家解决疑惑,下面跟着小编的思路慢慢深入,一起来学习新知识吧。

深度优先

实现效果

Java怎么利用深度优先和广度优先求解迷宫路径

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

Java怎么利用深度优先和广度优先求解迷宫路径

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

Java怎么利用深度优先和广度优先求解迷宫路径

Java怎么利用深度优先和广度优先求解迷宫路径

q为抽象的队列

Java怎么利用深度优先和广度优先求解迷宫路径

Java怎么利用深度优先和广度优先求解迷宫路径

读到这里,这篇“Java怎么利用深度优先和广度优先求解迷宫路径”文章已经介绍完毕,想要掌握这篇文章的知识点还需要大家自己动手实践使用过才能领会,如果想了解更多相关内容的文章,欢迎关注亿速云行业资讯频道。

推荐阅读:
  1. 深度优先和广度优先
  2. 栈求解迷宫问题

免责声明:本站发布的内容(图片、视频和文字)以原创、转载和分享为主,文章观点不代表本网站立场,如果涉及侵权请联系站长邮箱:is@yisu.com进行举报,并提供相关证据,一经查实,将立刻删除涉嫌侵权内容。

java

上一篇:mysql中in条件使用字符串的方法是什么

下一篇:C++ String部分成员怎么实现

相关阅读

您好,登录后才能下订单哦!

密码登录
登录注册
其他方式登录
点击 登录注册 即表示同意《亿速云用户服务条款》