1. 说明
老鼠走迷宫是递回求解的基本题型,我们在二维阵列中使用2表示迷宫墙壁,使用1来表示老鼠的行走路径,试以程式求出由入口至出口的路径。
2. 解法
-
定义迷宫表示:
0
表示可走的路径。2
表示墙壁(不可通行)。1
表示已经走过的路径。
-
递归函数逻辑:
- 从入口出发,尝试上下左右四个方向。
- 如果某个方向可以通行,递归继续走。
- 如果走到出口,则找到一条路径。
- 如果无路可走,回退(回溯)。
-
出口条件:
- 当前坐标是迷宫的出口。
-
注意回溯:
- 如果某条路径无解,需要撤销当前的步伐,回到上一步。
2.1 代码实现
#include <stdio.h>// 迷宫大小
#define ROWS 5
#define COLS 5// 打印迷宫
void printMaze(int maze[ROWS][COLS]) {for (int i = 0; i < ROWS; i++) {for (int j = 0; j < COLS; j++) {printf("%d ", maze[i][j]);}printf("\n");}printf("\n");
}// 判断是否可以走
int isSafe(int maze[ROWS][COLS], int x, int y) {return (x >= 0 && x < ROWS && y >= 0 && y < COLS && maze[x][y] == 0);
}// 递归求解迷宫
int solveMaze(int maze[ROWS][COLS], int x, int y, int exitX, int exitY) {// 如果到达出口if (x == exitX && y == exitY) {maze[x][y] = 1; // 标记路径return 1;}// 判断当前位置是否安全if (isSafe(maze, x, y)) {// 标记当前为路径maze[x][y] = 1;// 尝试向下走if (solveMaze(maze, x + 1, y, exitX, exitY)) return 1;// 尝试向右走if (solveMaze(maze, x, y + 1, exitX, exitY)) return 1;// 尝试向上走if (solveMaze(maze, x - 1, y, exitX, exitY)) return 1;// 尝试向左走if (solveMaze(maze, x, y - 1, exitX, exitY)) return 1;// 回溯:撤销当前路径标记maze[x][y] = 0;}return 0; // 无法找到路径
}int main() {// 定义迷宫,2表示墙壁,0表示可通行路径int maze[ROWS][COLS] = {{0, 2, 0, 0, 0},{0, 2, 2, 2, 0},{0, 0, 0, 2, 0},{2, 2, 0, 2, 0},{0, 0, 0, 0, 0}};int startX = 0, startY = 0; // 起点int exitX = ROWS - 1, exitY = COLS - 1; // 终点printf("Original Maze:\n");printMaze(maze);if (solveMaze(maze, startX, startY, exitX, exitY)) {printf("Solution Path:\n");printMaze(maze);} else {printf("No solution found.\n");}return 0;
}
2.2 样例运行
2.2.1 输入迷宫:
0 2 0 0 0
0 2 2 2 0
0 0 0 2 0
2 2 0 2 0
0 0 0 0 0
2.2.2 输出结果:
原始迷宫:
0 2 0 0 0
0 2 0 2 0
0 0 0 2 0
0 2 2 2 0
0 0 0 0 0
如果找到路径:
Original Maze:
0 2 0 0 0
0 2 2 2 0
0 0 0 2 0
2 2 0 2 0
0 0 0 0 0Solution Path:
1 2 0 0 0
1 2 2 2 0
1 1 1 2 0
2 2 1 2 0
0 0 1 1 1
2.3 复杂度分析
- 时间复杂度:O(4^(N*M)),其中 N*M 是迷宫大小。由于每个位置最多有 4 种移动方向,递归深度是迷宫的大小。
- 优化方式:可以使用动态规划或标记避免重复计算。
- 空间复杂度:O(N*M),递归栈深度。