Java實現可視化迷宮

代碼地址以下：
http://www.demodashi.com/demo/14547.html

需求

使用深度優先算法求解迷宮路徑，使用Java實現求解過程的可視化，可單步運行，形象直觀。

演示效果

紅色格子爲迷宮終點，迷宮可放大縮小，爲了錄屏選擇了較小的尺寸，有多種不一樣難度的迷宮能夠加載。

1. 簡單迷宮
   
2. 複雜迷宮
   

項目運行

文件中有兩個運行腳本，Windows下直接雙擊win運行.bat便可，linux和Mac運行sh文件中的命令便可，喜歡用IDE的也可自行建立項目。
運行項目後，點擊菜單欄左上角的Map加載迷宮地圖, 點擊右下角的Run開始解迷宮,Step可單步運行,可經過速度進度條調節速度。

項目結構

Maze
├── classes      # 存放編譯生成的class文件
├── lib.jar      # 打包好的gui庫
├── map          # 迷宮地圖文件
│   ├── EasyMaze.txt
│   ├── FinalMaze01.txt
│   ├── FinalMaze02.txt
│   ├── FinalMaze03.txt
│   ├── FinalMaze04.txt
│   └── FinalMaze05.txt
├── src
│   ├── MazeBug.java
│   └── MazeBugRunner.java
├── linux運行.sh     # 運行腳本 
└── win運行.bat     # 運行腳本

原理方法

使用深度優先算法，每一個格子下一步都有上下左右4種走法，可是這4種走法並非都是合法的，好比有些格子有障礙物，有些格式在邊界以外，去掉這些剩下的纔是合法的走法。

深度優先算法的思想就是：

1. 找出當前位置A下一步合法的的格子，選擇其中一個，往前走一步到達B。
2. 若是B相鄰的有合法格子，重複第1步；若是沒有合法的，後退一步回到A，選擇A的其餘合法格子走；
3. 重複以上方法，直到找到迷宮終點；

算法優化：上面的方法選擇下一步走的方向是隨機的，或者按照上下左右的順序選擇。可是不少迷宮都有偏向性，好比若是有右偏向性，那麼每次都優先往右走能夠更快走出迷宮。因此在實現的時候，記錄每一個方向走的次數，每往一個方向走一步就加1，若是回退就該方向減1，每次走都優先走次數最多的方向，當迷宮有偏向性時，該方法效率更高。

以項目中的迷宮爲例，大部分狀況下偏向性所需步數更少。

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

代碼實現

/*
 * 節點：存儲方向和該方向所走的次數
 * 往一個方向前進則加1，後退則減1
 */
class Node {
	private int dir;   // 方向，角度值
	private int ct;    // 該方向所走次數

	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;
	}
}

// 深度優先算法解迷宮，而且以小甲蟲的形式呈現
public class MazeBug extends Bug {
	private Location next;             // 下一步要走的格子
	private Integer stepCount = 0;     // 所走的步數
	private boolean isEnd = false;     // 是否到達迷宮出口
	private boolean hasShown = false;  // 是否顯示告終束信息
	private Stack<Location> path = new Stack<>(); // 存儲走過的路徑
	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));
	}

	// 週期性執行
	public void act() {
		boolean willMove = canMove();   // 是否還能繼續移動

		if (isEnd) {  // 是否結束
			if (!hasShown) { // 是否顯示結束消息
				String msg = stepCount.toString() + " steps";
				JOptionPane.showMessageDialog(null, msg);
				hasShown = true;
			}
			return;
		} else if (willMove) { // 向前移動一個，步數加1
			move();
			++stepCount;
		} else { // 不能移動，後退一步，將該方向的計數器減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);
      // 在走過的死路留下一朵白花
			Flower flower = new Flower(Color.WHITE);
			flower.putSelfInGrid(getGrid(), loc);

			// 方向計數器減1
			int dir = 180 + ((getDirection() / 90) % 2) * 180 - getDirection();
			for (Node node : arr)
				if (node.getDir() == dir) {
					node.setCt(-1);
					return;
				}
		}
	}

	// 找出和當前位置相鄰的、合法的而且從未走過的格子
	public Location getValid(Location loc) {
		Grid<Actor> gr = getGrid();
		if (gr == null)
			return null;

		// 將每一個方向走過的次數從大到小排序，下一步優先選次數多的方向走
		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;
	}

	// 判斷當前位置是否能夠繼續移動
	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;
	}

	// 將甲蟲的方向轉向下一格，往前移動一步，將原來的位置壓棧，並放置一朵綠花，表示走過的路徑
	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);
	}
}

其餘：

跟算法無關的代碼，好比GUI方面的都打包成lib.jar了，若是想要本身更改能夠自行解壓。Java實現可視化迷宮

代碼地址以下：
http://www.demodashi.com/demo/14547.html

注：本文著做權歸做者，由demo大師代發，拒絕轉載，轉載須要做者受權