Java实现可视化迷宫

标签：block   结束   文件   tor   message   .so   nod   ima   com   

代码地址如下：
http://www.demodashi.com/demo/14547.html

需求

使用深度优先算法求解迷宫路径，使用Java实现求解过程的可视化，可单步运行，形象直观。

演示效果

红色格子为迷宫终点，迷宫可放大缩小，为了录屏选择了较小的尺寸，有多种不同难度的迷宫可以加载。

1. 简单迷宫
   
2. 复杂迷宫
   

项目运行

文件中有两个运行脚本，Windows下直接双击win运行.bat即可，linux和Mac运行sh文件中的命令即可，喜欢用IDE的也可自行创建项目。
运行项目后，点击菜单栏左上角的Map加载迷宫地图, 点击右下角的Run开始解迷宫,Step可单步运行,可通过速度进度条调节速度。

项目结构

Maze
├── classes      # 存放编译生成的class文件
├── lib.jar      # 打包好的gui库
├── map          # 迷宫地图文件
│   ├── EasyMaze.txt
│   ├── FinalMaze01.txt
│   ├── FinalMaze02.txt
│   ├── FinalMaze03.txt
│   ├── FinalMaze04.txt
│   └── FinalMaze05.txt
├── src
│   ├── MazeBug.java
│   └── MazeBugRunner.java
├── linux运行.sh     # 运行脚本 
└── win运行.bat     # 运行脚本

原理方法

使用深度优先算法，每个格子下一步都有上下左右4种走法，但是这4种走法并不是都是合法的，比如有些格子有障碍物，有些格式在边界之外，去掉这些剩下的才是合法的走法。

深度优先算法的思想就是：

1. 找出当前位置A下一步合法的的格子，选择其中一个，往前走一步到达B。
2. 如果B相邻的有合法格子，重复第1步；如果没有合法的，后退一步回到A，选择A的其他合法格子走；
3. 重复以上方法，直到找到迷宫终点；

算法优化：上面的方法选择下一步走的方向是随机的，或者按照上下左右的顺序选择。但是很多迷宫都有偏向性，比如如果有右偏向性，那么每次都优先往右走可以更快走出迷宫。所以在实现的时候，记录每个方向走的次数，每往一个方向走一步就加1，如果回退就该方向减1，每次走都优先走次数最多的方向，当迷宫有偏向性时，该方法效率更高。

以项目中的迷宫为例，大部分情况下偏向性所需步数更少。

 普通方法:   534 1175 350 973 1052
 偏向性:       552 761 330 175 420

代码实现

/*
 * 节点：存储方向和该方向所走的次数
 * 往一个方向前进则加1，后退则减1
 */
class Node {
    private int dir;   // 方向，角度值
    private int ct;    // 该方向所走次数

    public Node(int initdir, int initct) {
        dir = initdir;
        ct = initct;
    }

    public int getDir() {
        return dir;
    }

    public int getCt() {
        return ct;
    }

    public void setCt(int deta) {
        ct += deta;
    }
}

// 深度优先算法解迷宫，并且以小甲虫的形式呈现
public class MazeBug extends Bug {
    private Location next;             // 下一步要走的格子
    private Integer stepCount = 0;     // 所走的步数
    private boolean isEnd = false;     // 是否到达迷宫出口
    private boolean hasShown = false;  // 是否显示了结束信息
    private Stack<Location> path = new Stack<>(); // 存储走过的路径
    private ArrayList<Node> arr = new ArrayList<>();

    public MazeBug() {
        setColor(Color.GREEN);
        arr.add(new Node(0, 0));
        arr.add(new Node(90, 0));
        arr.add(new Node(270, 0));
        arr.add(new Node(180, 0));
    }

    // 周期性执行
    public void act() {
        boolean willMove = canMove();   // 是否还能继续移动

        if (isEnd) {  // 是否结束
            if (!hasShown) { // 是否显示结束消息
                String msg = stepCount.toString() + " steps";
                JOptionPane.showMessageDialog(null, msg);
                hasShown = true;
            }
            return;
        } else if (willMove) { // 向前移动一个，步数加1
            move();
            ++stepCount;
        } else { // 不能移动，后退一步，将该方向的计数器减1
            Grid<Actor> grid = getGrid();
            Location loc = this.getLocation();
            Location top = path.pop();
            ++stepCount;
            grid.remove(top);
            this.setDirection(loc.getDirectionToward(top));
            this.moveTo(top);
      // 在走过的死路留下一朵白花
            Flower flower = new Flower(Color.WHITE);
            flower.putSelfInGrid(getGrid(), loc);

            // 方向计数器减1
            int dir = 180 + ((getDirection() / 90) % 2) * 180 - getDirection();
            for (Node node : arr)
                if (node.getDir() == dir) {
                    node.setCt(-1);
                    return;
                }
        }
    }

    // 找出和当前位置相邻的、合法的并且从未走过的格子
    public Location getValid(Location loc) {
        Grid<Actor> gr = getGrid();
        if (gr == null)
            return null;

        // 将每个方向走过的次数从大到小排序，下一步优先选次数多的方向走
        Location adjLocation;
        arr.sort(new Comparator<Node>() {
            @Override
            public int compare(Node a, Node b) {
                return (a.getCt() < b.getCt()) ? 1 : -1;
            }
        });

        for (Node node : arr) {
            adjLocation = this.getLocation().getAdjacentLocation(node.getDir());
            if (gr.isValid(adjLocation)
                    && (gr.get(adjLocation) == null || gr.get(adjLocation).getColor().equals(Color.RED))) {
                node.setCt(1);
                return adjLocation;
            }
        }
        return null;
    }

    // 判断当前位置是否可以继续移动
    public boolean canMove() {
        Grid<Actor> gr = getGrid();
        Actor adj;
        Location loc = this.getValid(this.getLocation());
        if (loc != null) {
            adj = gr.get(loc);
            next = loc;
            isEnd = adj != null && adj.getColor().equals(Color.RED);
            return true;
        }
        return false;
    }

    // 将甲虫的方向转向下一格，往前移动一步，将原来的位置压栈，并放置一朵绿花，表示走过的路径
    public void move() {
        Grid<Actor> gr = getGrid();
        if (gr == null)
            return;
        Location loc = this.getLocation();
        path.push(loc);
        this.setDirection(loc.getDirectionToward(next));
        this.moveTo(next);
        Flower flower = new Flower(this.getColor());
        flower.putSelfInGrid(gr, loc);
    }
}

其他：

跟算法无关的代码，比如GUI方面的都打包成lib.jar了，如果想要自己更改可以自行解压。Java实现可视化迷宫

代码地址如下：
http://www.demodashi.com/demo/14547.html

注：本文著作权归作者，由demo大师代发，拒绝转载，转载需要作者授权

Java实现可视化迷宫

标签：block   结束   文件   tor   message   .so   nod   ima   com   

原文地址：https://www.cnblogs.com/demodashi/p/10474104.html