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小車跑迷宮,如何完成?

2023/06/04
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要制作一個(gè)能順利走到迷宮終點(diǎn),并能按最短路徑回來的小車,重中之重就是尋找其最短路徑的算法,迷宮情況復(fù)雜多變,多個(gè)路口交錯(cuò)縱橫,想要完美的找出最短路徑并不容易,我因此總結(jié)出一套算法,能迅速找出最短路徑,并適用于大多數(shù)迷宮情形,此算法對(duì)算力要求不高,不會(huì)過多阻礙主程序的運(yùn)行。

在小車去終點(diǎn)時(shí),我們規(guī)定小車必須優(yōu)先左轉(zhuǎn),其次直走,最后右轉(zhuǎn),用暴力枚舉即可到達(dá)終點(diǎn)。在迷宮中,把每一個(gè)線段相交的地方稱作結(jié)點(diǎn),經(jīng)過總結(jié),共有十字結(jié)點(diǎn),正T型結(jié)點(diǎn),左T型結(jié)點(diǎn),右T型結(jié)點(diǎn)四種結(jié)點(diǎn),大多數(shù)傳統(tǒng)算法要求對(duì)每一個(gè)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)分類再分別處理,而此算法能對(duì)不同類型的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一處理。

在一個(gè)結(jié)點(diǎn)處,小車正對(duì)且壓在車身下面的那根線我們稱為點(diǎn)a,其正對(duì)著車的左側(cè)的線稱為點(diǎn)b,同理,正對(duì)著車前方的直線稱為點(diǎn)c,右側(cè)稱為點(diǎn)d。

把此節(jié)點(diǎn)稱為點(diǎn)A(見下圖),當(dāng)A為1,稱為無效結(jié)點(diǎn),A為0,稱為有效節(jié)點(diǎn),考慮到有多個(gè)結(jié)點(diǎn),所以A,a,b,c,d用數(shù)組表示,每個(gè)字母的初始值都為0,數(shù)組下標(biāo)最大值為100。再設(shè)定一個(gè)p統(tǒng)計(jì)結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù),初始值為1。此外再設(shè)置一個(gè)調(diào)頭結(jié)點(diǎn)N,N為1則已有調(diào)頭動(dòng)作,否則無。小車去往終點(diǎn)時(shí)途經(jīng)每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都計(jì)算一次,在此先介紹我的結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向算法。

在遇到結(jié)點(diǎn)時(shí),若車左轉(zhuǎn),則:若d[p]為1,則a[p]加1,否則若c[p]為1,則d[p]加1,否則若b[p]為1,則c[p]加1,否則若a[p]為1,則b[p]加1。稱此為左側(cè)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向法。

在遇到結(jié)點(diǎn)時(shí),若車直走,則:若b[p]為0,則c[p]加1,否則若c[p]為0,則d[p]加1,否則若d[p]為0,則a[p]加1。稱此為前側(cè)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向法。

在遇到結(jié)點(diǎn)時(shí),計(jì)算方法為:(小車在調(diào)頭動(dòng)作完成后,N置1)當(dāng)小車駛到一個(gè)任意結(jié)點(diǎn)時(shí),若N為1,則判定此節(jié)點(diǎn)為原結(jié)點(diǎn),p不變,此時(shí)轉(zhuǎn)向時(shí)再根據(jù)情況同理調(diào)用結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向法,此時(shí)p為p,完成轉(zhuǎn)向算法后將N置0。

否則若N為0,若A[p-1]為2,則判定此結(jié)點(diǎn)為已過結(jié)點(diǎn),p不變此時(shí)轉(zhuǎn)向時(shí)繼續(xù)根據(jù)情況調(diào)用結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向法,此時(shí)p為p-1,完成轉(zhuǎn)向算法后將A[p]置為0,為無效結(jié)點(diǎn)。

否則,則立即將a置1,此時(shí)結(jié)點(diǎn)狀態(tài)為新節(jié)點(diǎn),p加1,A[p]置為1,為有效節(jié)點(diǎn),此時(shí)若車左側(cè)有線,則調(diào)用左側(cè)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向法,否則調(diào)用前側(cè)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向法,此時(shí)p為p。

以上述算法走到終點(diǎn)時(shí),已將所走過的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都?xì)w納到算法中,每個(gè)小車已走過的結(jié)點(diǎn)都有屬于自己的值,用另一套算法逐個(gè)處理結(jié)點(diǎn)值即可計(jì)算出最短路徑。

在小車回起點(diǎn)時(shí),我們拋棄原有的一切算法,另起爐灶,此時(shí)要先把所有有效節(jié)點(diǎn)剝離出來,然后按從終點(diǎn)到起點(diǎn)的順序?qū)⒂行Ч?jié)點(diǎn)存到一個(gè)數(shù)組中,在這里先介紹我的第三種算法。

在遇到結(jié)點(diǎn)時(shí),若此結(jié)點(diǎn)d為1,則左轉(zhuǎn),否則若c為1,則直走,否則若b為1,則右轉(zhuǎn),我稱此為結(jié)點(diǎn)回溯法,

由此算法可順利回到起點(diǎn)。因?yàn)樵诿恳粋€(gè)結(jié)點(diǎn)計(jì)算一次,統(tǒng)一計(jì)算再運(yùn)行,故而此算法對(duì)算力要求低,占用運(yùn)行內(nèi)存少,運(yùn)算速度極短,不會(huì)影響其他程序的運(yùn)行。

總結(jié)來說,由結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向算法和結(jié)點(diǎn)回溯法即可完美走完迷宮。

但此算法可靈活處理至二級(jí)結(jié)點(diǎn),對(duì)于處理n級(jí)結(jié)點(diǎn)寫死即可,因此我優(yōu)化了此算法,使其可靈活處理n個(gè)結(jié)點(diǎn),算法雖簡(jiǎn)單,但寫代碼實(shí)踐時(shí),其中也有許多細(xì)節(jié)需要處理,但由于篇幅限制,至此不做過多贅述。

 

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