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搜索入门之dfs--经典的迷宫问题解析

时间:2014-07-19 23:08:25      阅读:305      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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今天来谈一下dfs的入门,以前看到的dfs入门,那真的是入门吗,都是把dfs的实现步骤往那一贴,看完是知道dfs的步骤了,但是对于代码实现还是没有概念。今天准备写点自己的心得,真的是字面意思--入门。

 

DFS,即深度优先搜索,是一种每次搜索都向尽可能深的地方去搜索,到达尽头时再回溯进行其他结点去搜索的搜索策略。形象的说,这是一种“不撞南墙不回头”的策略。

 

其实也就是遍历,只不过不像一个线性数组的遍历那么直观罢了。说到回溯,每次看到这个词我都得思考一会,到底是怎么用栈进行回溯的呢?今天实际操作了一次bfs,才发现妹的,这个事都是交给编译器去完成的(只要写的是递归形式)...当然了,非递归形式的dfs实现,肯定是要自己做栈的...

 


 

迷宫问题

迷宫问题是dfs入门的一个经典问题,这里就以HDOJ 1010 Tempter of Bone 来谈谈如何实际运用dfs。

http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1010

题目大意:                    

                          S.X.

                          ..X.

                          ..XD

                          ....

给出一个由以上四种符号组成的“迷宫”,‘.’代表可以通行的块,‘X’代表墙不能通过,‘S’代表起点,‘D’代表终点,每秒都必须且只能走一步(上、下、左、右),判断能否恰好在第T秒,到达终点D。其中每次走过的‘.’块都会立刻消失不能再走。

 

当然了,算法就是dfs了,其实也就是暴力枚举,对走的每一步都进行4个方向上的分支判断,再加上一定的剪枝,舍去一些明显不合题意的结果,以满足时间上的要求。

先贴上代码吧:

 1 #include<cstdlib>
 2 #include<cstring>
 3 #include<iostream>
 4 using namespace std;
 5 char map[9][9];//输入的迷宫矩阵
 6 int dir[4][2] = {{1, 0}, {0, 1}, {-1, 0}, {0, -1}};//4个方向
 7 int OK = 0;
 8 int N, M, T, si, sj, di, dj;
 9 int dfs(int si, int sj, int cnt)
10 {
11     if (si <= 0 || sj <= 0 || si > N || sj > M)//超出边界就说明这条路已经死了,则返回
12     {
13         return 0;
14     }
15     if (si == di && sj == dj && cnt == T)//找到终点就返回,把标志位置为1
16     {
17         OK = 1;
18     }
19     if (OK)
20     {
21         return 1;
22     }
23     int temp = T - cnt - abs(di - si) - abs(dj - sj);//这里就是剪枝,开始没写这里,Time Limit Exceeded了十几次...下面细谈
24     if (temp < 0 || temp & 1)
25     {
26         return 0;
27     }
28     for (int i = 0; i < 4; ++i)//对走到的每个结点都进行四个方向的探索
29     {
30         if (map[si+dir[i][0]][sj+dir[i][1]] != X)
31         {
32             map[si+dir[i][0]][sj+dir[i][1]] = X;//走过的路不能走,就先置为墙
33             dfs(si+dir[i][0], sj+dir[i][1], cnt + 1);
34             map[si+dir[i][0]][sj+dir[i][1]] = .;//探索下一条路时,这个结点要恢复成可以走的状态
35         }
36     }
37     return 0;
38 }
39 int main()
40 {
41     while(cin >> N >> M >> T)
42     {
43         int wall = 0;
44         OK = 0;
45         if (N == 0 && M == 0 && T == 0)
46         {
47             break;
48         }
49         for (int i = 1; i <= N; ++i)
50         {
51             for (int j = 1; j <= M; ++j)
52             {
53                 cin >> map[i][j];//这里开始还写的scanf("%c", &map[i][j]);蠢的不谈了...  不过可以这样在for(i)的循环里面写 scanf("%s", &map[i]);
54                 if (map[i][j] == S)
55                 {
56                     si = i;
57                     sj = j;
58                 }else if (map[i][j] == D)
59                 {
60                     di = i;
61                     dj = j;
62                 }else if (map[i][j] == X)
63                 {
64                     wall++;
65                 }
66             }
67         }
68         if (N * M - wall <= T)//一个小剪枝
69         {
70             cout << "NO" << endl;
71             continue;
72         }
73         map[si][sj] = X;
74         dfs(si, sj, 0);
75         if (OK)
76         {
77             cout << "YES" << endl;
78         }else
79         {
80             cout << "NO" << endl;
81         }
82     }
83     return 0;
84 }

先借助代码谈一下dfs的过程:

从S开始,i = 0,往右探索,只要没有return,就一直往右走,return了就回溯,回溯的过程呢,就是从i = 0转到i = 1了,这就是回溯的实现过程...

 

一个小技巧,初始化这个迷宫矩阵的时候,i = 0 , j = 0, i = n + 1, j = m + 1都进行初始化,但是不存储数据,这样相当于在迷宫外面的四面都加上了墙,这样在dfs过程中就不用判断是否出界了...

bubuko.com,布布扣

 

下面谈一下剪枝:

1、如果可走的块数小于T,则肯定不能到达,这就是main()中的那个小剪枝

2、奇偶性剪枝

可以把map看成这样:
0 1 0 1 0 1
1 0 1 0 1 0
0 1 0 1 0 1
1 0 1 0 1 0
0 1 0 1 0 1
从为 0 的格子走一步,必然走向为 1 的格子
从为 1 的格子走一步,必然走向为 0 的格子
即:
  0 ->1或1->0 必然是奇数步
  0->0 走1->1 必然是偶数步
 
结论:

  所以当遇到从 0 走向 0 但是要求时间是奇数的,或者, 从 1 走向 0 但是要求时间是偶数的 都可以直接判断不可达!

这就是dfs中那个剪枝,也就是最主要的剪枝,其中用了&与运算来判断是不是偶数...


 

提醒:

算法中最基本和常用的是搜索,这里要说的是,有些初学者在学习这些搜索基本算法是不太注意剪枝,这是十分不可取的,因为所有搜索的题目给你的测试用例都不会有很大的规模,你往往察觉不出程序运行的时间问题,但是真正的测试数据一定能过滤出那些没有剪枝的算法。

实际上参赛选手基本上都会使用常用的搜索算法,题目的区分度往往就是建立在诸如剪枝之类的优化上了。 ”

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搜索入门之dfs--经典的迷宫问题解析

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