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数据结构 04-栈的应用:迷宫求解的代码实现

正义的杰克船长 2022-03-30 阅读 58

 

目       录

1. 栈的应用场景

1.1 实际应用场景

1.2 例题分类

2. 应用场景:迷宫求解

2.1 迷宫求解例题

2.2 迷宫求解代码实现


1. 栈的应用场景

1.1 实际应用场景

        总的来说,栈的运用还是非常广泛的,在实际的编程场景中,支持文本编辑器、字处理程序、电子表格程序、绘图程序或类似的应用程序中的撤销功能,支持维护 Web 浏览器所访问过的连接的历史记录。

1.2 例题分类

        常见的例题有下面四种,会依次进行讲解,本章只讲迷宫求解。

  1. 括号匹配:请看数据结构 03-栈的应用:括号匹配的代码实现_江南野栀子的博客-CSDN博客
  2. 数制转换:请看数据结构 03-栈的应用:数制转换的代码实现_江南野栀子的博客-CSDN博客
  3. 迷宫求解
  4. 表达式求值

2. 应用场景:迷宫求解

十进制转换为N进制,“除以N”的过程,得到的余数是从低到高的次序,而输出则是从高到低,所以需要一个栈来反转次序。

2.1 迷宫求解例题

        例题参看: 1926. 迷宫中离入口最近的出口 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)

        例题内容:

        给你一个 m x n 的迷宫矩阵 maze (下标从 0 开始),矩阵中有空格子(用 '.' 表示)和墙(用 '+' 表示)。同时给你迷宫的入口 entrance ,用 entrance = [entrancerow, entrancecol] 表示你一开始所在格子的行和列。

                每一步操作,你可以往 上,下,左 或者 右 移动一个格子。你不能进入墙所在的格子,你也不能离开迷宫。你的目标是找到离 entrance 最近 的出口。出口 的含义是 maze 边界 上的 空格子。entrance 格子 不算 出口。

请你返回从 entrance 到最近出口的最短路径的 步数 ,如果不存在这样的路径,请你返回 -1 。

2.2 迷宫求解代码实现

        下面是比较官方的一个代码实现,使用了 collections 中的 deque 结构。

def nearestExit(maze, entrance) :
        m, n = len(maze), len(maze[0])
        # 上下左右四个相邻坐标对应的行列变化量
        dx = [1, 0, -1, 0]
        dy = [0, 1, 0, -1]
        # 入口加入队列并修改为墙
        q = deque([(entrance[0], entrance[1], 0)])
        maze[entrance[0]][entrance[1]] = '+'
        while q:
            cx, cy, d = q.popleft()
            # 遍历四个方向相邻坐标
            for k in range(4):
                nx = cx + dx[k]
                ny = cy + dy[k]
                if 0 <= nx < m and 0 <= ny < n and maze[nx][ny] == '.':
                    # 新坐标合法且不为墙
                    if nx == 0 or nx == m - 1 or ny == 0 or ny == n - 1:
                        # 新坐标为出口,返回距离作为答案
                        return d + 1
                    # 新坐标为空格子且不为出口,修改为墙并加入队列
                    maze[nx][ny] = '+'
                    q.append((nx, ny, d + 1))
        # 不存在到出口的路径,返回 -1
        return -1
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