Java 设置参观房间的迷宫求解回溯算法问题

Java 设置参观房间的迷宫求解回溯算法问题,java,algorithm,maze,backtracking,Java,Algorithm,Maze,Backtracking,我在寻找是否有人可以帮助我完成房间搜索算法 我正在尝试实现一个回溯算法来解决迷宫问题。我被困在了应该记住我已经去过的房间的地方。 迷宫由四个房间组成,每个房间有四个面——北、东、南和西。每个房间都通过创建一个到所需侧的门链接到下一个房间,即room1.createNorth(roomName),它在北面创建了一个新房间,并且一个新房间有南门链接回第一个房间,正如您在“我的房间”类中看到的那样 这是我的切碎房间类,代表迷宫中的每个房间。我删除了南、西和东方向,这与我处理北面的方法相同 public

我在寻找是否有人可以帮助我完成房间搜索算法
我正在尝试实现一个回溯算法来解决迷宫问题。我被困在了应该记住我已经去过的房间的地方。
迷宫由四个房间组成,每个房间有四个面——北、东、南和西。每个房间都通过创建一个到所需侧的门链接到下一个房间,即
room1.createNorth(roomName)
,它在北面创建了一个新房间,并且一个新房间有南门链接回第一个房间,正如您在“我的房间”类中看到的那样

这是我的切碎房间类,代表迷宫中的每个房间。我删除了南、西和东方向,这与我处理北面的方法相同

public class Room {

    private String name;
    private Room north;
    private Room east;
    private Room west;
    private Room south;
    private boolean isExit = false;
    private Maze maze;

    /**
     * @return name room
     */
    public String getName() {
        return this.name;
    }

    /**
     * Sets room name
     * 
     * @param name
     */
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * Gets northern room if any
     * 
     * @return pointer to northern room if any, otherwise <code>null</code>
     */
    public Room getNorth() {
        return this.north;
    }

    /**
     * Sets the door to the next room to the north in that room and in the other
     * room sets southern door as connecting back to that room
     * 
     * @param otherRoom
     */
    public void setNorth(Room otherRoom) {
        this.north = otherRoom;
        otherRoom.south = this;
    }

    /**
     * creates a new room to the north and connects back to this room
     * 
     * @param name
     *            of the room
     * @return created room
     */
    public Room createNorth(String name) {
        Room otherRoom = null;

        // create new room in that direction ONLY if there is no room yet
        if (this.getNorth() == null) { // get northern direction, if it's null,
                                        // then it's okay to create there
            otherRoom = new Room(); // create!
            this.setNorth(otherRoom); // set the door
            otherRoom.setName(name); // set the name

        } else { // there is a room in that direction, so don't create a new
                    // room and drop a warning
            System.out.println("There is already a room in northern direction");
        }

        return otherRoom;
    }

    /**
     * Asdf
     * 
     * @return maze
     */
    public Maze getMaze() {
        return this.maze;
    }

    /**
     * Set maze
     * 
     * @param maze
     */
    public void setMaze(Maze maze) {
        this.maze = maze;
    }

    /**
     * @param roomName path to this room must be found
     */
    public void findPathTo(String roomName) {
        Room soughtRoom = this.getMaze().getEntry();

        while (!(soughtRoom.getName().equalsIgnoreCase(roomName))) {

//          here should be also a method such as setRoomAsVisited()

            if (this.getWest() != null) {
                soughtRoom = this.getWest();
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
            }
            else if (this.getNorth() != null) {
                soughtRoom = this.getNorth();
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
            }
            else if (this.getEast() != null) {
                soughtRoom = this.getEast();
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
            }
            else if (this.getSouth() != null) {
                soughtRoom = this.getSouth();
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
            }
            else {
                if (this.getMaze().getPaths().isEmpty()) {
                    break; // no more path for backtracking, exit (no solution found)
                }
                // dead end, go back!
                soughtRoom = this.getMaze().getPaths().pop();
            }
            System.out.println(this.getMaze().getPaths().toString());
        }


    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Room name is " + this.getName();
    }
}
迷宫是这样的:S是起点

我的迷宫课

public class Maze {

    Room room;

/**
 * helper collection path stack for findPathTo() method
 */
private Stack<Room> paths = new Stack<Room>();

/**
 * @return path for exit
 */
public Stack<Room> getPaths() {
    return this.paths;
}

    /**
     * Singleton method for first room in the maze which is entry room
     * 
     * @return room if no room is created then creates new, otherwise returns
     *         already created room
     */
    public Room getEntry() {
        if (this.room == null) {
            this.room = new Room();
            return this.room;
        }
        return this.room;
    }
}
问题出在我的
findPathTo(roomName)
方法中,该方法查找到房间的路径。 如果我进入房间D4,那么我的算法只会从“A4”向东移动一次到“B4”房间,在那里它会无限循环,堆栈只会随着房间“B4”而增长。例如,它为什么不向前移动到下一个房间“B3”或“C4”

编辑:这是工作代码

public void findPathTo(String roomName) {

        Room soughtRoom = this.getMaze().getEntry();

        while (!(soughtRoom.getName().equalsIgnoreCase(roomName))) {

            if (soughtRoom.getWest() != null && soughtRoom.getWest().isVisited != true) {
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
                soughtRoom = soughtRoom.getWest();
                soughtRoom.isVisited = true;

            }
            else if (soughtRoom.getNorth() != null && soughtRoom.getNorth().isVisited != true) {
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
                soughtRoom = soughtRoom.getNorth();
                soughtRoom.isVisited = true;

            }
            else if (soughtRoom.getEast() != null && soughtRoom.getEast().isVisited != true) {
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
                soughtRoom = soughtRoom.getEast();
                soughtRoom.isVisited = true;

            }
            else if (soughtRoom.getSouth() != null && soughtRoom.getSouth().isVisited != true) {
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
                soughtRoom = soughtRoom.getSouth();
                soughtRoom.isVisited = true;

            }
            else {
                if (this.getMaze().getPaths().isEmpty()) {
                    System.out.println("No solutions found :(");
                    break; // no more path for backtracking, exit (no solution found)
                }
                // dead end, go back!
                soughtRoom = this.getMaze().getPaths().pop();
            }
            System.out.println("Path rooms: " + this.getMaze().getPaths().toString());
        }
    }

一种快速且高度未优化的方法:

对于每个访问过的房间,存储可能的方向(例如,创建
枚举方向
集合
),并删除您来自的房间以及从上一个房间选择的方向。因此,从A4移到B4,您将从A4移到东部,从B4移到西部。如果您必须回溯,只需将堆栈展开,直到找到一个方向未知的房间(可能的方向列表不是空的),然后尝试下一个方向。如果此时堆栈变为空,则您尝试了所有可能的方法,但没有找到目标房间


正如我所说,这是一种高度未优化的方法,但它应该会起作用。

一种快速且高度未优化的方法:

对于每个访问过的房间,存储可能的方向(例如,创建
枚举方向
集合
),并删除您来自的房间以及从上一个房间选择的方向。因此,从A4移到B4,您将从A4移到东部,从B4移到西部。如果您必须回溯,只需将堆栈展开,直到找到一个方向未知的房间(可能的方向列表不是空的),然后尝试下一个方向。如果此时堆栈变为空,则您尝试了所有可能的方法,但没有找到目标房间

正如我所说,这是高度未优化的,但它应该会起作用。

一些评论:

您的代码缺少正在使用的某些函数。迷宫类中没有getPaths()方法。如果你在网上发布代码,尽量确保它易于编译和测试。在您的例子中,我不得不猜测,getPaths()返回某种类型的堆栈,您试图在其上存储可能要探索的路径,但无法确定它实际上是做什么的

在发布之前,还要尽量简化代码。你的迷宫相当复杂,你必须画出来,看看你构建的迷宫是否与图片上的迷宫匹配。如果你能用一个简单得多的迷宫(可能是2个或3个房间)重现这个问题,试试看。此外,简化通常会给你很多提示,说明问题可能在哪里。当你简化的时候,问题会突然消失。这告诉你很多关于实际的错误

关于您的代码可能存在哪些问题的一些想法: 在每个方向,将soughtRoom设置为该方向的一个。我假设soughtRoom是您当前搜索的房间。然后你把那个房间推到烟囱上。但是,对于回溯,您需要在每个分支上存储将您带回以前状态的所有信息。如果先设置当前房间,然后按下,则先前状态的信息将丢失。换个角度试试,看看会发生什么。

一些评论:

您的代码缺少正在使用的某些函数。迷宫类中没有getPaths()方法。如果你在网上发布代码,尽量确保它易于编译和测试。在您的例子中,我不得不猜测,getPaths()返回某种类型的堆栈,您试图在其上存储可能要探索的路径,但无法确定它实际上是做什么的

在发布之前,还要尽量简化代码。你的迷宫相当复杂,你必须画出来,看看你构建的迷宫是否与图片上的迷宫匹配。如果你能用一个简单得多的迷宫(可能是2个或3个房间)重现这个问题,试试看。此外,简化通常会给你很多提示,说明问题可能在哪里。当你简化的时候,问题会突然消失。这告诉你很多关于实际的错误

关于您的代码可能存在哪些问题的一些想法:
在每个方向,将soughtRoom设置为该方向的一个。我假设soughtRoom是您当前搜索的房间。然后你把那个房间推到烟囱上。但是,对于回溯,您需要在每个分支上存储将您带回以前状态的所有信息。如果先设置当前房间,然后按下,则先前状态的信息将丢失。反过来试试看会发生什么。

有几种方法可以做到这一点

一种方法是在跟踪和回溯过程中,在设置/取消设置的每个房间对象中保留一个“isVisited”布尔标志。这意味着你只能单线程搜索你的迷宫(这可能没关系)

另一种方法是保留一个与之比较的已访问房间的列表(这里的优点是,如果您使用调用堆栈传递此列表,则只需“推”一个新房间到列表上并自动弹出它,应该相对容易)

您还可以使用房间的每搜索哈希表
public void findPathTo(String roomName) {

        Room soughtRoom = this.getMaze().getEntry();

        while (!(soughtRoom.getName().equalsIgnoreCase(roomName))) {

            if (soughtRoom.getWest() != null && soughtRoom.getWest().isVisited != true) {
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
                soughtRoom = soughtRoom.getWest();
                soughtRoom.isVisited = true;

            }
            else if (soughtRoom.getNorth() != null && soughtRoom.getNorth().isVisited != true) {
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
                soughtRoom = soughtRoom.getNorth();
                soughtRoom.isVisited = true;

            }
            else if (soughtRoom.getEast() != null && soughtRoom.getEast().isVisited != true) {
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
                soughtRoom = soughtRoom.getEast();
                soughtRoom.isVisited = true;

            }
            else if (soughtRoom.getSouth() != null && soughtRoom.getSouth().isVisited != true) {
                this.getMaze().getPaths().push(soughtRoom);
                soughtRoom = soughtRoom.getSouth();
                soughtRoom.isVisited = true;

            }
            else {
                if (this.getMaze().getPaths().isEmpty()) {
                    System.out.println("No solutions found :(");
                    break; // no more path for backtracking, exit (no solution found)
                }
                // dead end, go back!
                soughtRoom = this.getMaze().getPaths().pop();
            }
            System.out.println("Path rooms: " + this.getMaze().getPaths().toString());
        }
    }