Python使用回溯法子集树模板解决迷宫问题示例

yipeiwu_com7年前Python基础

本文实例讲述了Python使用回溯法解决迷宫问题。分享给大家供大家参考,具体如下:

问题

给定一个迷宫,入口已知。问是否有路径从入口到出口,若有则输出一条这样的路径。注意移动可以从上、下、左、右、上左、上右、下左、下右八个方向进行。迷宫输入0表示可走,输入1表示墙。为方便起见,用1将迷宫围起来避免边界问题。

分析

考虑到左、右是相对的,因此修改为:北、东北、东、东南、南、西南、西、西北八个方向。在任意一格内,有8个方向可以选择,亦即8种状态可选。因此从入口格子开始,每进入一格都要遍历这8种状态。

显然,可以套用回溯法的子集树模板。

注意,解的长度是不固定的。

代码

# 迷宫(1是墙,0是通路)
maze = [[1,1,1,1,1,1,1,1,1,1],
    [0,0,1,0,1,1,1,1,0,1],
    [1,1,0,1,0,1,1,0,1,1],
    [1,0,1,1,1,0,0,1,1,1],
    [1,1,1,0,0,1,1,0,1,1],
    [1,1,0,1,1,1,1,1,0,1],
    [1,0,1,0,0,1,1,1,1,0],
    [1,1,1,1,1,0,1,1,1,1]]
m, n = 8, 10  # 8行,10列
entry = (1,0) # 迷宫入口
path = [entry] # 一个解(路径)
paths = []   # 一组解
# 移动的方向(顺时针8个:N, EN, E, ES, S, WS, W, WN)
directions = [(-1,0),(-1,1),(0,1),(1,1),(1,0),(1,-1),(0,-1),(-1,-1)]
# 冲突检测
def conflict(nx, ny):
  global m,n,maze
  # 是否在迷宫中,以及是否可通行
  if 0 <= nx < m and 0 <= ny < n and maze[nx][ny]==0:
    return False
  return True
# 套用子集树模板
def walk(x, y): # 到达(x,y)格子
  global entry,m,n,maze,path,paths,directions
  if (x,y) != entry and (x % (m-1) ==0 or y % (n-1) == 0): # 出口
    #print(path)
    paths.append(path[:]) # 直接保存,未做最优化
  else:
    for d in directions: # 遍历8个方向(亦即8个状态)
      nx, ny = x+d[0], y+d[1]
      path.append((nx,ny))   # 保存,新坐标入栈
      if not conflict(nx, ny): # 剪枝
        maze[nx][ny] = 2     # 标记,已访问(奇怪,此两句只能放在if区块内!)
        walk(nx, ny)
        maze[nx][ny] = 0     # 回溯,恢复
      path.pop()        # 回溯,出栈
# 解的可视化(根据一个解x,复原迷宫路径,'2'表示通路)
def show(path):
  global maze
  import pprint, copy
  maze2 = copy.deepcopy(maze)
  for p in path:
    maze2[p[0]][p[1]] = 2 # 通路
  pprint.pprint(maze) # 原迷宫
  print()
  pprint.pprint(maze2) # 带通路的迷宫
# 测试
walk(1,0)
print(paths[-1], '\n') # 看看最后一条路径
show(paths[-1])

效果图

更多关于Python相关内容感兴趣的读者可查看本站专题:《Python数据结构与算法教程》、《Python函数使用技巧总结》、《Python字符串操作技巧汇总》及《Python入门与进阶经典教程》

希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

相关文章

Python 闭包的使用方法

Python 闭包的使用方法 嵌套函数中的非局部变量 在进入闭包之前,我们必须先了解一个嵌套函数和非局部变量。 在函数中定义另一个函数称为嵌套函数。嵌套函数可以访问包围范围内的变量。 在...

Python3中关于cookie的创建与保存

1.cookie的作用 cookie 是指某些网站为了辨别用户身份、进行session跟踪而储存在用户本地终端上的数据,就像有些网站上的一些数据是需要登录后才能看得到,那么想抓取某个页面...

Python判断一个文件夹内哪些文件是图片的实例

如下所示: def is_img(ext): ext = ext.lower() if ext == '.jpg': return True elif ext == '.p...

利用Python+阿里云实现DDNS动态域名解析的方法

利用Python+阿里云实现DDNS动态域名解析的方法

引子 我想大家应该都很熟悉DNS了,这回在DNS前面加了一个D又变成了什么呢?这个D就是Dynamic(动态),也就是说,按照传统,一个域名所对应的IP地址应该是定死的,而使用了DDNS...

python实现发送邮件功能

python实现发送邮件功能

本文实例为大家分享了python实现发送邮件功能的具体代码,供大家参考,具体内容如下 依赖: Python代码实现发送邮件,使用的模块是smtplib、MIMEText,实现代码之前需要...