制作迷宫地图和行走路线(3)

Python算法之旅

共 781字,需浏览 2分钟

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2022-04-30 11:25

说在前面

前两节课中dfs()函数构造的都是不含环迷宫图案,这样任意两点之间的通道都是唯一的。如何改进程序让地图中出现环,从而增加行进路线的多样性呢?

今天我们就在上节课代码的基础上,修改dfs()函数,让程序在构造迷宫地图时,可以生成环路。内容很少,请仔细思考并认真完成课后练习哦!

第3节 使用深度优先搜索算法生成含环迷宫

成品效果图

使用深度优先搜索来生成含环迷宫,并记录通道走向:

要想形成环,则必须允许递归过程中可以访问某个格子超过1次;同时为了提高程序效率,不允许绘制同一通道2次;为了避免到处都是环,我们只允许程序以一定概率访问某个格子2次。

搞清楚了原理,我们就可以编写代码了。只需修改dfs()函数的部分语句即可。参考代码如下:

'''函数功能:使用深度优先搜索来生成含环迷宫,并记录通道走向函数名:dfs(r, c)参数表:r,c -- 表示当前格子在二维数组maze中的行列下标。返回值:把二维数组maze和route当做全局变量,直接使用画笔绘制迷宫通道,不需要返回值。''' def dfs(r, c):    maze[r][c] = 1 # 标记(r, c)来过    # 走到(r, c)    tt.goto(start_x+c*size, start_y-r*size)    # (r, c)的上下左右位置    d = [(r - 1, c), (r + 1, c), (r, c - 1), (r, c + 1)]    # 打乱位置,下一个位置是随机的    random.shuffle(d)    for (i, j) in d:        # 选所有可以走的下一个点,若该点未被访问过,直接访问        # 若该点被访问过,但与(r,c)未连通,则以一定的几率形成环        if (0<=iand 0<=jand (maze[i][j] == 0 or            (i, j) not in route[r][c] and random.randint(0,63) == 0)):            route[r][c].append((i, j)) # 记录与(r, c)连通的位置(i, j)            route[i][j].append((r, c)) # 记录与(i, j)连通的位置(r, c)            # 递归去走下一个点            dfs(i, j)            # 回溯到(r, c)            tt.goto(start_x+c*size, start_y-r*size)

代码分析:

dfs()函数只有一处被改动了,就是判断格子是否可以访问的条件发生了变化。

在遍历格子(r,c)的相邻格子时,哪些格子是可以访问的呢?

首先当然是下标(i, j)不能越界,其次如果若该格子未被访问过,则肯定可以访问。

但如果该格子曾经被访问过呢?

那就看(i, j)和(r, c)是否曾经连通——之前有可能在处理(i, j)时,已经由它连通了(r, c);现在轮到处理(r, c)了,就没有必要再连通这两个格子了。

即使该两个格子没有连通过,也不是非连通不可——如果所有的相邻格子都连通,那就不是随机地图了——我们允许它们有一定的概率连通,我在这里设置的概率为1/64,你也可以修改该数值。

如此这般,我们就实现了构造含环迷宫图案的功能,是不是很巧妙呢?

其他部分的代码与第2节课的一模一样,这里就不再贴出了。


课后练习

新的dfs()函数可以生成含环迷宫了,那采用深度优先搜索算法寻找路径时,只需修改一下访问相邻格子的优先级别,获得的路径就很有可能不一样。如下图所示,我们在同一个迷宫中,输入下图的起点和终点坐标,采用深度优先搜索算法寻找到了3条不同的路径(分别使用红、蓝、紫色表示)。

这张图片并不是合成的,而是重复执行了3次搜索和绘制路线的操作。主函数部分代码如下:

# 使用深度优先搜索来寻找路径r1, c1 = [int(i) for i in input("起点行列下标:").split()]r2, c2 = [int(i) for i in input("终点行列下标:").split()]ws = [0.5*size, 0.3*size, 0.1*size]colors = ['red', 'blue', 'purple']for i in range(len(ws)):    maze = [[0] * w for _ in range(h)] # 将maze归零,重新遍历地图    maze[r1][c1] = 1  # 标记起点已经去过了    ans = [(r2, c2)]  # 先将终点加入到ans中,之后逆序添加各个格子    dfs_ans(r1, c1)   # 使用深度优先搜索来寻找路径    display_ans(ws[i], colors[i])     # 绘制使用深度优先搜索获得的路径

很明显,要绘制上述图案,必须修改自定义函数dfs_ans()和display_ans()中的部分代码。那么该如何修改呢?这个任务就交给聪明的你吧。


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