算法笔记_107:蓝桥杯练习 算法提高 学霸的迷宫（Java）

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1 问题描述

2 解决方案

 

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1 问题描述

问题描述

　　学霸抢走了大家的作业，班长为了帮同学们找回作业，决定去找学霸决斗。但学霸为了不要别人打扰，住在一个城堡里，城堡外面是一个二维的格子迷宫，要进城堡必须得先通过迷宫。因为班长还有妹子要陪，磨刀不误砍柴功，他为了节约时间，从线人那里搞到了迷宫的地图，准备提前计算最短的路线。可是他现在正向妹子解释这件事情，于是就委托你帮他找一条最短的路线。

输入格式

　　第一行两个整数n， m，为迷宫的长宽。
　　接下来n行，每行m个数，数之间没有间隔，为0或1中的一个。0表示这个格子可以通过，1表示不可以。假设你现在已经在迷宫坐标(1,1)的地方，即左上角，迷宫的出口在(n,m)。每次移动时只能向上下左右4个方向移动到另外一个可以通过的格子里，每次移动算一步。数据保证(1,1)，(n,m)可以通过。

输出格式

　　第一行一个数为需要的最少步数K。
　　第二行K个字符，每个字符∈{U,D,L,R},分别表示上下左右。如果有多条长度相同的最短路径，选择在此表示方法下字典序最小的一个。

样例输入

Input Sample 1:
3 3
001
100
110

Input Sample 2:
3 3
000
000
000

样例输出

Output Sample 1:
4
RDRD

Output Sample 2:
4
DDRR

数据规模和约定

　　有20%的数据满足：1<=n,m<=10
　　有50%的数据满足：1<=n,m<=50
　　有100%的数据满足：1<=n,m<=500。

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2 解决方案

此题主要考查bfs遍历的具体应用。

具体思想可以参考代码注释哦。

具体代码如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;

public class Main {

    public final static int[][] move = {{-1, 0},{1,0},{0,-1},{0,1}};//分别表示向上、下、左、右移动一步
    public final static String[] onePath = {"U","D","L","R"};//分别表示向上、下、左、右行走

    static class point {   //内部类，用于表示当前行走到达点信息
        public int x;  //当前到达位置横坐标
        public int y;  //当前到达位置纵坐标
        public int step;   //行走到当前顶点所用总步数
        public String path;   //行走到当前顶点的具体路径

        point(int x, int y, int step, String path) {
            this.x = x;
            this.y = y;
            this.step = step;
            this.path = path;
        }
    }

    //判断当前位置是否是可行走的位置，如不能返回false，否则返回true
    public boolean check(int[][] matrix, point a) {
        int n = matrix.length - 1, m = matrix[0].length - 1;
        if(a.x < 1 || a.x > n || a.y < 1 || a.y > m || matrix[a.x][a.y] == 1)
            return false;
        return true;
    }

    //依据字典序{D,L,R,U}，比较字符串A和B的大小，如果A > B返回true，否则返回false(PS:两者字符个数相同)
    public boolean judge(String A, String B) {
        char[] arrayA = A.toCharArray();
        char[] arrayB = B.toCharArray();
        for(int i = 0, len = A.length();i < len;i++) {
            if(arrayA[i] < arrayB[i])
                return false;
        }
        return true;
    }
    //把输入数据，变换为矩阵
    public int[][] getMatrix(String[] A, int m) {
        int[][] matrix = new int[A.length + 1][m + 1];
        for(int i = 0;i < A.length;i++) {
            char[] arrayA = A[i].toCharArray();
            for(int j = 0;j < m;j++)
                matrix[i + 1][j + 1] = arrayA[j] - '0';
        }
        return matrix;
    }

    public void bfs(String[] A, int m) {
        int[][] matrix = getMatrix(A, m);
        ArrayList<point> list = new ArrayList<point>();
        list.add(new point(1,1,0,""));   //表示从顶点(1,1)出发
        int minStep = Integer.MAX_VALUE;  //用于记录到达最终顶点所需最少步数
        String minPath = "";         //用于记录到达最终顶点路径的最小字典序序列
        while(list.size() != 0) {
            point begin = list.get(0);  //获取链表第一个顶点，开始进行bfs遍历
            list.remove(0);  //删除进行遍历的起始点

            if(begin.x == matrix.length - 1 && begin.y == matrix[0].length - 1) {  //当该顶点为终点时
                if(minStep > begin.step) {
                    minStep = begin.step;
                    minPath = begin.path;
                } else if(minStep == begin.step) {
                    if(judge(minPath, begin.path))  //当minPath字典序大于begin.step时
                        minPath = begin.path;
                }
                continue;   //此处已经是终点，不需要进行下面bfs遍历
            }

            for(int i = 0;i < 4;i++) {  //如果未达到最终顶点(n, m)，进行bfs遍历(分别向上、下、左、右移动)
                int x = begin.x + move[i][0];
                int y = begin.y + move[i][1];
                int step = begin.step + 1;
                String path = begin.path + onePath[i] ;
                point temp = new point(x, y, step, path);
                if(check(matrix, temp)) {  //当顶点temp是可到达的顶点时
                    list.add(temp);
                    matrix[x][y] = 1;  //到达该顶点后，标记该顶点不可到达，此处奥秘是大大减少了检索次数（如果换成其父母顶点不可到达，则会运行超时）
                }
            }
        }
        //输出最终结果
        System.out.println(minStep+"\n"+minPath);
        return;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Main test = new Main();
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int n = in.nextInt();
        int m = in.nextInt();
        in.nextLine();  //此处特别注意，输入完整数，下面接着输出字符串，此处处理换行操作
        String[] A = new String[n];
        for(int i = 0;i < n;i++)
            A[i] = in.nextLine();
        test.bfs(A, m);
    }
}

参考资料：

1.蓝桥杯 算法提高 学霸的迷宫

2.蓝桥杯练习系统试题集 算法提高 ADV-147 学霸的迷宫