0

0

如何使用深度优先和广度优先算法在Java中解决迷宫路径问题

PHPz

PHPz

发布时间:2023-05-09 19:58:07

|

726人浏览过

|

来源于亿速云

转载

    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

    立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

    吉卜力风格图片在线生成
    吉卜力风格图片在线生成

    将图片转换为吉卜力艺术风格的作品

    下载

    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

    相关文章

    java速学教程(入门到精通)
    java速学教程(入门到精通)

    java怎么学习?java怎么入门?java在哪学?java怎么学才快?不用担心,这里为大家提供了java速学教程(入门到精通),有需要的小伙伴保存下载就能学习啦!

    下载

    相关标签:

    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

    热门AI工具

    更多
    DeepSeek
    DeepSeek

    幻方量化公司旗下的开源大模型平台

    豆包大模型
    豆包大模型

    字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

    WorkBuddy
    WorkBuddy

    腾讯云推出的AI原生桌面智能体工作台

    腾讯元宝
    腾讯元宝

    腾讯混元平台推出的AI助手

    文心一言
    文心一言

    文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

    讯飞写作
    讯飞写作

    基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

    即梦AI
    即梦AI

    一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

    ChatGPT
    ChatGPT

    最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

    相关专题

    更多
    页面置换算法
    页面置换算法

    页面置换算法是操作系统中用来决定在内存中哪些页面应该被换出以便为新的页面提供空间的算法。本专题为大家提供页面置换算法的相关文章,大家可以免费体验。

    503

    2023.08.14

    TypeScript类型系统进阶与大型前端项目实践
    TypeScript类型系统进阶与大型前端项目实践

    本专题围绕 TypeScript 在大型前端项目中的应用展开,深入讲解类型系统设计与工程化开发方法。内容包括泛型与高级类型、类型推断机制、声明文件编写、模块化结构设计以及代码规范管理。通过真实项目案例分析,帮助开发者构建类型安全、结构清晰、易维护的前端工程体系,提高团队协作效率与代码质量。

    49

    2026.03.13

    Python异步编程与Asyncio高并发应用实践
    Python异步编程与Asyncio高并发应用实践

    本专题围绕 Python 异步编程模型展开,深入讲解 Asyncio 框架的核心原理与应用实践。内容包括事件循环机制、协程任务调度、异步 IO 处理以及并发任务管理策略。通过构建高并发网络请求与异步数据处理案例,帮助开发者掌握 Python 在高并发场景中的高效开发方法,并提升系统资源利用率与整体运行性能。

    88

    2026.03.12

    C# ASP.NET Core微服务架构与API网关实践
    C# ASP.NET Core微服务架构与API网关实践

    本专题围绕 C# 在现代后端架构中的微服务实践展开,系统讲解基于 ASP.NET Core 构建可扩展服务体系的核心方法。内容涵盖服务拆分策略、RESTful API 设计、服务间通信、API 网关统一入口管理以及服务治理机制。通过真实项目案例,帮助开发者掌握构建高可用微服务系统的关键技术,提高系统的可扩展性与维护效率。

    273

    2026.03.11

    Go高并发任务调度与Goroutine池化实践
    Go高并发任务调度与Goroutine池化实践

    本专题围绕 Go 语言在高并发任务处理场景中的实践展开,系统讲解 Goroutine 调度模型、Channel 通信机制以及并发控制策略。内容包括任务队列设计、Goroutine 池化管理、资源限制控制以及并发任务的性能优化方法。通过实际案例演示,帮助开发者构建稳定高效的 Go 并发任务处理系统,提高系统在高负载环境下的处理能力与稳定性。

    59

    2026.03.10

    Kotlin Android模块化架构与组件化开发实践
    Kotlin Android模块化架构与组件化开发实践

    本专题围绕 Kotlin 在 Android 应用开发中的架构实践展开,重点讲解模块化设计与组件化开发的实现思路。内容包括项目模块拆分策略、公共组件封装、依赖管理优化、路由通信机制以及大型项目的工程化管理方法。通过真实项目案例分析,帮助开发者构建结构清晰、易扩展且维护成本低的 Android 应用架构体系,提升团队协作效率与项目迭代速度。

    99

    2026.03.09

    JavaScript浏览器渲染机制与前端性能优化实践
    JavaScript浏览器渲染机制与前端性能优化实践

    本专题围绕 JavaScript 在浏览器中的执行与渲染机制展开,系统讲解 DOM 构建、CSSOM 解析、重排与重绘原理,以及关键渲染路径优化方法。内容涵盖事件循环机制、异步任务调度、资源加载优化、代码拆分与懒加载等性能优化策略。通过真实前端项目案例,帮助开发者理解浏览器底层工作原理,并掌握提升网页加载速度与交互体验的实用技巧。

    105

    2026.03.06

    Rust内存安全机制与所有权模型深度实践
    Rust内存安全机制与所有权模型深度实践

    本专题围绕 Rust 语言核心特性展开,深入讲解所有权机制、借用规则、生命周期管理以及智能指针等关键概念。通过系统级开发案例,分析内存安全保障原理与零成本抽象优势,并结合并发场景讲解 Send 与 Sync 特性实现机制。帮助开发者真正理解 Rust 的设计哲学,掌握在高性能与安全性并重场景中的工程实践能力。

    230

    2026.03.05

    PHP高性能API设计与Laravel服务架构实践
    PHP高性能API设计与Laravel服务架构实践

    本专题围绕 PHP 在现代 Web 后端开发中的高性能实践展开,重点讲解基于 Laravel 框架构建可扩展 API 服务的核心方法。内容涵盖路由与中间件机制、服务容器与依赖注入、接口版本管理、缓存策略设计以及队列异步处理方案。同时结合高并发场景,深入分析性能瓶颈定位与优化思路,帮助开发者构建稳定、高效、易维护的 PHP 后端服务体系。

    618

    2026.03.04

    热门下载

    更多
    网站特效
    /
    网站源码
    /
    网站素材
    /
    前端模板

    精品课程

    更多
    相关推荐
    /
    热门推荐
    /
    最新课程
    Kotlin 教程
    Kotlin 教程

    共23课时 | 4.4万人学习

    C# 教程
    C# 教程

    共94课时 | 11.3万人学习

    Java 教程
    Java 教程

    共578课时 | 82.1万人学习

    关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
    php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
    关注服务号 技术交流群
    PHP中文网订阅号
    每天精选资源文章推送

    Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号