在python中使用递归求解迷宫

问题描述 投票:2回答:5

所以,我有一个作业,要求我使用递归来解决迷宫。我将发布作业准则,以便您了解我在说什么。教授没有对递归进行太多解释,他给了我们递归的例子,我会在上面发表,但是我希望有人可以对递归进行更深入的解释,以及如何将其应用于求解。迷宫。我并不是要任何人来编写代码,我只是希望一些解释可以使我走上正确的道路。谢谢任何回答的人。

以下是我的示例:

    def foo():
        print("Before")
        bar()
        print("After")

    def bar():
        print("During")


    def factorial(n):
        """n!"""
        product = 1
        for i in range(n,0,-1):
        product *= i
        return product

    def recFac(n):
        """n! = n * (n-1)!"""
        if(n == 1):
          return 1
        return n * recFac(n-1)

    def hello():
        """Stack overflow!"""
        hello()

    def fib(n):
        """f(n) = f(n-1) + f(n-2)
        f(0) = 0
        f(1) = 1"""
        if n == 0 or n == 1: #base case
           return n
        return fib(n-1) + fib(n-2) #recursive case

    def mult(a,b):
        """a*b = a + a + a + a ..."""
        #base case
        if (b == 1):
           return a
        #recursive case
        prod = mult(a,b-1)
        prod *= a
        return prod


    def exp(a,b):
        """a ** b = a* a * a * a * a *.... 'b times'"""
        #base case
        if (b==0):
           return 1
        if (b == 1):
           return a
        #recursive case
        return exp(a,b-1)*a

    def pallindrome(word):
        """Returns True if word is a pallindrome, False otherwise"""
        #base case
        if word == "" or len(word)==1:
           return True

        #recursive case
        if word[0] == word[len(word)-1]:
        word = word[1:len(word)-1]
        return pallindrome(word)
        else:
            return False

以下是准则:

您将创建一个迷宫爬虫,能够通过递归功能解决您给它提供的任何迷宫!

问题1-加载迷宫

在解决迷宫之前,您必须先加载它。对于此分配,您将为迷宫使用简单的文本格式。您可以使用此示例迷宫或创建自己的迷宫。

您对这个问题的目标是加载任何给定的迷宫文件,并将其读入二维列表。例如:loadMaze(“ somemaze.maze”)应该加载somemaze.maze文件并创建类似以下列表...

    [['#','#','#','#','#','#','#','#','#'], 
     ['#','S','#',' ',' ',' ','#','E','#'], 
     ['#',' ','#',' ','#',' ',' ',' ','#'], 
     ['#',' ',' ',' ','#',' ','#',' ','#'], 
     ['#', #','#','#','#','#','#','#','#']] 

请注意,列表中已删除所有'\ r'和'\ n'字符。为了简化下一个问题,您可以将此列表设为全局变量。

接下来编写一个以更好的格式打印迷宫的函数:

例如,

    ####################################
    #S#  ##  ######## # #      #     # #
    # #   #             # #        #   #
    #   # ##### ## ###### # #######  # #
    ### # ##    ##      # # #     #### #
    #   #    #  #######   #   ###    #E#
    ####################################

在继续之前,请使用不同的迷宫测试您的代码。

问题2-准备解决迷宫问题

在解决迷宫之前,您需要找到起点!在您的代码中添加一个名为findStart()的函数,该函数将搜索迷宫(逐个字符)并返回'S'字符的x和y坐标。您可以假设迷宫中最多存在一个这样的角色。如果在迷宫中未找到“ S”,则返回-1作为x和y坐标。

继续之前,请在多个位置(包括无位置)使用'S'测试您的代码。

问题3-解决迷宫!

最后,您已准备好递归解决迷宫!您的解决方案应该只需要一个方法:resolve(y,x)

solve方法的单个实例应在迷宫中求解单个位置。参数y和x是要求解的当前坐标。您的解决方法应该完成一些事情。它应该检查当前是否正在解决“ E”的位置。在这种情况下,您的解决方法将成功完成。否则,应尝试递归地解决右边的空间。请注意,您的方法应该只尝试求解空间,而不是墙('#')。如果递归没有结束,请尝试向下,然后左移,然后向上。如果所有操作均失败,则您的代码应回退一个步骤,然后尝试另一个方向。

最后,在解决迷宫时,您的代码应保留进度指示。如果在右侧搜索,则当前位置应在空白处有一个“>”。如果向下搜索,请输入“ v”。如果搜索左'

迷宫解决后,请再次打印出迷宫。您应该查看逐步迷宫的逐步指南。例如,

    main("somemaze.maze")
    ######### 
    #S#   #E# 
    # # #   # 
    #   # # # 
    #########

S位于(1,1)

     ######### 
     #S#>>v#E# 
     #v#^#>>^# 
     #>>^# # # 
     #########

使用不同的开始和结束位置,以及可选的各种迷宫测试代码。

[这是我到目前为止的代码:但是代码实际上并没有在迷宫中打印曲目,我不确定为什么。

    def loadMaze():
        readIt = open('Maze.txt', 'r')
        readLines = readIt.readlines()
        global mazeList
        mazeList = [list(i.strip()) for i in readLines]

    def showMaze():
        for i in mazeList:
            mazeprint = ''
        for j in i:
            mazeprint = mazeprint + j
        print(mazeprint)
        print('\n')    

    def solve(x,y, mazeList):
        mazeList[x][y] = "o"
        #Base case  
        if y > len(mazeList) or x > len(mazeList[y]):
           return False
        if mazeList[y][x] == "E":
           return True 
        if mazeList[y][x] != " ":
           return False
        #marking
        if solve(x+1,y) == True:  #right
           mazeList[x][y]= '>'
        elif solve(x,y+1) == True:  #down
             mazeList[x][y]= 'v'     
        elif solve(x-1,y) == True:  #left
             mazeList[x][y]= '<'     
        elif solve(x,y-1) == True:  #up
             mazeList[x][y]= '^'
        else:
           mazeList[x][y]= ' '
        return (mazeList[x][y]!= ' ')
python recursion maze
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这是我对CodeEval的The Labirynth挑战的解决方案:

import sys
sys.setrecursionlimit(5000)


class Maze(object):
    FLOOR = ' '
    WALLS = '*'
    PATH = '+'

    def __init__(self):
        self.cols = 0
        self.rows = 0
        self.maze = []

    def walk_forward(self, current_k, r, c):
        self.maze[r][c] = current_k
        next_k = current_k + 1
        # up
        if r > 1:
            up = self.maze[r - 1][c]
            if up != self.WALLS:
                if up == self.FLOOR or int(up) > current_k:
                    self.walk_forward(next_k, r - 1, c)
        # down
        if r < self.rows - 1:
            down = self.maze[r + 1][c]
            if down != self.WALLS:
                if down == self.FLOOR or int(down) > current_k:
                    self.walk_forward(next_k, r + 1, c)
        # left
        if c > 1:
            left = self.maze[r][c - 1]
            if left != self.WALLS:
                if left == self.FLOOR or int(left) > current_k:
                    self.walk_forward(next_k, r, c - 1)
        # right
        if c < self.cols - 1:
            right = self.maze[r][c + 1]
            if right != self.WALLS:
                if right == self.FLOOR or int(right) > current_k:
                    self.walk_forward(next_k, r, c + 1)

    def walk_backward(self, r, c):
        current_k = self.maze[r][c]
        if not isinstance(current_k, int):
            return False
        self.maze[r][c] = self.PATH

        up = self.maze[r - 1][c] if r > 0 else None
        down = self.maze[r + 1][c] if r < self.rows - 1 else None
        left = self.maze[r][c - 1] if c > 1 else None
        right = self.maze[r][c + 1] if c < self.cols else None

        passed = False
        if up and isinstance(up, int) and up == current_k - 1:
            self.walk_backward(r - 1, c)
            passed = True
        if down and isinstance(down, int) and down == current_k - 1:
            self.walk_backward(r + 1, c)
            passed = True
        if left and isinstance(left, int) and left == current_k - 1:
            self.walk_backward(r, c - 1)
            passed = True
        if right and isinstance(right, int) and right == current_k - 1:
            self.walk_backward(r, c + 1)                    

    def cleanup(self, cleanup_path=False):
        for r in range(0, self.rows):
            for c in range(0, self.cols):
                if isinstance(self.maze[r][c], int):
                    self.maze[r][c] = self.FLOOR
                if cleanup_path and self.maze[r][c] == self.PATH:
                    self.maze[r][c] = self.FLOOR

    def solve(self, start='up', show_path=True):
        # finding start and finish points
        upper = lower = None
        for c in range(0, self.cols):
            if self.maze[0][c] == self.FLOOR:
                upper = (0, c)
                break
        for c in range(0, self.cols):
            if self.maze[self.rows - 1][c] == self.FLOOR:
                lower = (self.rows - 1, c)
                break
        if start == 'up':
            start = upper
            finish = lower
        else:
            start = lower
            finish = upper

        self.cleanup(cleanup_path=True)
        self.walk_forward(1, start[0], start[1])
        length = self.maze[finish[0]][finish[1]]
        if not isinstance(length, int):
            length = 0
        if show_path:
            self.walk_backward(finish[0], finish[1])
            self.cleanup(cleanup_path=False)
        else:
            self.cleanup(cleanup_path=True)
        return length

    def save_to_file(self, filename):
        with open(filename, 'w') as f:
            f.writelines(str(self))

    def load_from_file(self, filename):
        self.maze = []
        with open(filename, 'r') as f:
            lines = f.readlines()
        for line in lines:
            row = []
            for c in line.strip():
                row.append(c)
            self.maze.append(row)
        self.rows = len(self.maze)
        self.cols = len(self.maze[0]) if self.rows > 0 else 0

    def get_maze(self):
        return copy.copy(self.maze)

    def __str__(self):
        as_string = u''
        for row in self.maze:
            as_string += u''.join([str(s)[-1] for s in row]) + "\n"
        return as_string


maze = Maze()
maze.load_from_file(sys.argv[1])
maze.solve(show_path=True)
print str(maze)

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(约会我,我实际上在高中时在COBOL中遇到了这个问题。)

您可以考虑解决迷宫的步骤。

当您采取步骤时,每次都适用相同的规则。由于每次都应用相同的规则,因此您可以为每个步骤使用完全相同的一组指令。当您执行一个步骤时,只需再次调用同一例程,即可更改参数以指示新步骤。那是递归。您可以一次解决一个问题,以解决问题。

注:某些递归解决方案将问题分解成两半,使每一半独立于另一半解决,这在两个解决方案实际上是独立的时才有效。它在这里不起作用,因为每个步骤(解决方案)都取决于先前的步骤。

如果碰到死角,您将退出死角,直到找到仍然可以检查正方形的步骤。

有用的提示:您没有在出口[返回途中。您可以执行此操作,因为每一步都会在执行下一步之前记住它所在的正方形。相反,您在尝试过的每个方格中都打了一个标记,只说:我去过这里,无需再次检查。在打印解决方案之前,请清理它们。


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Maze solving with python显示了我的答案。但是,如果您想自己编写代码,请执行以下步骤。

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递归实际上是一个简单的想法:要解决一个问题,您可以一步一步缩小问题,然后解决缩小后的问题。这一直持续到您遇到一个完全解决的“基本问题”为止。您返回基本解决方案,然后将其添加到每一步返回的解决方案中,直到获得完整的解决方案为止。

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这是我之前编写的代码,可能对您有用
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