Maze
여러가지 탐색방법을 이용해서 미로찾기를 구현해보았습니다.
Recursion(순환)
구현
#include <stdio.h>
#include "color.h"
#define MAX 10
#define PATH 0
#define WALL 1
#define BLOCKED 2 // 방문+경로상에 있지 않은 것
#define VISITED 3 // 방문+경로가 될 가능성이 있는것
int maze[MAX+2][MAX+2]= {
{4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4},
{4,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,4},
{4,0,1,1,0,1,1,0,1,1,1,4},
{4,0,0,1,0,1,0,0,0,0,1,4},
{4,0,1,0,1,0,1,1,1,0,0,4},
{4,0,0,0,1,0,1,0,0,1,0,4},
{4,0,1,0,1,0,0,0,1,1,0,4},
{4,0,1,1,1,0,1,0,0,1,1,4},
{4,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,4},
{4,0,0,0,1,0,0,0,1,0,1,4},
{4,0,1,1,1,0,1,0,0,0,0,4},
{4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4}
};
int find_path(int x, int y){
if(x<1 ||y<1||x>MAX||y>MAX)return 0;
else if(maze[x][y] != PATH)return 0;
else if(x==MAX&&y==MAX){
maze[x][y]=VISITED;
return 1;
}else{
maze[x][y] = VISITED;
if(find_path(x-1, y)||find_path(x, y+1)||find_path(x+1, y)||find_path(x, y-1)) return 1;
maze[x][y]=BLOCKED;
return 0;
}
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
print_maze(1, 1);
find_path(1, 1);
print_maze(MAX, MAX);
return 0;
}Stack(DFS)
stack을 이용해서 미로를 푸는 코드입니다.
규칙
우선 입구는 (1,1)이며, 출구는 (n-2,n-2)입니다.
다음과 같은 규칙으로 길을 찾을 것입니다!
이미 방문한 위치에는 표시를 해서 무한루프를 방지한다.
현재 위치에서 일정한 규칙으로 다음 위치로 이동한다.
북, 동, 남, 서의 순서로 검사합니다.
그 방향으로 갈 수 있으면, 즉, 아직 안 가본 위치 && 벽이 아니면 그 방향으로간다.
아무 방향으로도 갈 수 없으면 그 위치에 오기 직전 위치로 되돌아간다.
위의 규칙을 자세히 살펴보면
현재 위치는 출발점이다.
다음을 반복한다.
현재 위치에 방문했다는 표시를 한다.(노란색)
현재 위치가 출구라면 종료한다.
현재 위치에서 북, 동, 남, 서 4방향에 대해 순서대로
그 방향으로 이동할 수 있는지(벽, 미로의 외부, 이미 방문한 위치)가 아닌지 검사한다.
만약 갈 수 있으면 그 방향으로 이동한다.
만약 3번에서 4방향 중 어느 쪽으로도 가지 못했다면 현재 위치에 도달하기 직전 위치로 돌아간다.
1,2,3,4의 과정을 되풀이하여 최종적으로 출구에 도달하면 미로찾기는 성공하게 됩니다.
C언어 구현
1. 미로는 2차원 배열로 구현된다. maze[x][y]
2. 현재 위치는 출발점(1,1)이다.
3. 다음을 반복한다.
ㄱ. 현재 위치에 방문했다는 표시를 한다.(2)
ㄴ. 현재 위치가 출구라면 종료한다. maze[n-2][n-2]
ㄷ. 현재 위치에서 북, 동, 남, 서 4방향에 대해 순서대로
- 그 방향으로 이동할 수 있는지(벽, 미로의 외부, 이미 방문한 위치)가 아닌지 검사한다.
- 만약 갈 수 있으면 현재 위치를 스택에 push하고 그 방향으로 이동
ㄹ. 만약 ㄷ번에서 4방향 중 어느 쪽으로도 가지 못했다면 스택에서 pop한 위치로 돌아간다.Position
position.h
// position.h
#ifndef position_h
#define position_h
typedef struct pos{
int x,y;
}Position;
Position move_to(Position pos, int dir);
#endif /* position_h */position.c
// position.c
#include "position.h"
// 북동남서방향으로 이동하는 것이다. 세로가 X, 가로가 Y
int offset[4][2] = {
{-1,0},
{0,1},
{1,0},
{0,-1}
};
Position move_to(Position pos,int dir){
Position next;
next.x = pos.x + offset[dir][0];
next.y = pos.y + offset[dir][1];
return next;
}Stack
stack.h
// stack.h
#ifndef stack_h
#define stack_h
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "position.h"
typedef struct s{
int dir;
struct s * next;
}Stack;
Stack * new_node(int dir);
void init(Stack **s);
int is_empty(Stack *s);
int peak(Stack *s);
void push(Stack ** top, int dir);
void pop(Stack ** top);
#endif /* stack_h */stack.c
// stack.c
#include "stack.h"
Stack * new_node(int dir){
Stack * new = (Stack *)malloc(sizeof(Stack));
new->dir = dir;
new->next=NULL;
return new;
}
void init(Stack **s){
*s = NULL; //스택초기화
}
int is_empty(Stack *s){
// NULL이면 1(true) 아니면 0(false)
return (s==NULL);
}
int peak(Stack *s){
if(is_empty(s))return -1;
return s->dir;
}
void push(Stack ** top,int dir){
Stack * new = NULL;
if(is_empty(*top)){
new = new_node(dir);
}else{
new = new_node(dir);
new->next=*top;
}
(*top)=new;
}
void pop(Stack ** top){
Stack * p = *top;
if(is_empty(*top))return;
*top = p->next;
free(p);
}Color
// color.h
#ifndef color_h
#define color_h
#define RESET "\033[0m"
#define BLACK "\033[30m" /* Black */
#define RED "\033[31m" /* Red */
#define GREEN "\033[32m" /* Green */
#define YELLOW "\033[33m" /* Yellow */
#define BLUE "\033[34m" /* Blue */
#define MAGENTA "\033[35m" /* Magenta */
#define CYAN "\033[36m" /* Cyan */
#define WHITE "\033[37m" /* White */
#define BOLDBLACK "\033[1m\033[30m" /* Bold Black */
#define BOLDRED "\033[1m\033[31m" /* Bold Red */
#define BOLDGREEN "\033[1m\033[32m" /* Bold Green */
#define BOLDYELLOW "\033[1m\033[33m" /* Bold Yellow */
#define BOLDBLUE "\033[1m\033[34m" /* Bold Blue */
#define BOLDMAGENTA "\033[1m\033[35m" /* Bold Magenta */
#define BOLDCYAN "\033[1m\033[36m" /* Bold Cyan */
#define BOLDWHITE "\033[1m\033[37m" /* Bold White */
#endif /* color_h */Main
// main.c
#include "stack.h"
#include "position.h"
#include "color.h"
#include <unistd.h>
#define MAX 8
#define PATH 0 // 지나갈 수 있는 길
#define WALL 1 // 지나갈 수 없는 길 == 벽 흰색!
#define VISITED 2 // 이미 방문한 위치
#define BACKTRACKED 3 // 방문했다 되돌아 나온 위치
#define EDGE 4 // 테두리
#define clear() printf("\033[H\033[J")
int maze[MAX+2][MAX+2]= {
{4,4,4,4,4,4,4,4,4,4},
{4,0,0,0,0,0,0,0,1,4},
{4,0,1,1,0,1,1,0,1,4},
{4,0,0,0,1,0,0,0,1,4},
{4,0,1,0,0,1,1,0,0,4},
{4,0,1,1,1,0,0,1,1,4},
{4,0,1,0,0,0,1,0,1,4},
{4,0,0,0,1,0,0,0,1,4},
{4,0,1,1,1,0,1,0,0,4},
{4,4,4,4,4,4,4,4,4,4}
};
int n=MAX; // 미로의 크기
//void make_maze();
void print_maze();
int movable(Position pos,int dir);
int main(int argc, const char * argv[]) {
Stack * top;
init(&top);
// make_maze();
Position cur; // 항상 현재 위치를 표현
cur.x=1;
cur.y=1;
int init_dir = 0; //한 위치에 도착했을 때 처음으로 시도해 볼 이동 방향
while(1){
maze[cur.x][cur.y] = VISITED;
if(cur.x == n && cur.y == n){
print_maze(cur.x,cur.y);
printf("미로를 찾았습니다!\n");
break;
}
// 방문했는지 기록하는 변수
int forwarded = 0;
// 북 동 서 남 순서대로 0, 1, 2, 3
for(int dir = init_dir; dir<4;dir++){
if(movable(cur,dir)){ //이동가능한지 검사
push(&top,dir); // 스택에 현재 위치 대신 이동하는 방향을 push
cur = move_to(cur,dir);
forwarded = 1;
init_dir = 0; //처음 방문하는 위치에서는 항상 0부터 시도
break;
}
}
// 4방향중 아무곳도 가지 못했다면
if(!forwarded){
// 왔다가 되돌아간 곳임을 표시
maze[cur.x][cur.y]=BACKTRACKED;
//원래 출구가 없는 미로
if(is_empty(top)){
printf("길이 없습니다.\n");
break;
}
int d = peak(top);
pop(&top);
// 이전 위치에서 지금 위치에 올때 d방향으로 이동했다면 (d+2)%4번 방향으로 이동하면된다.
// 되돌아가는 방향!
cur = move_to(cur, (d+2)%4);
// 위치에서 d+1번방향부터 시도하면된다.
init_dir = d+1;
print_maze(cur.x, cur.y);
printf("길이없습니다. 되돌아갑니다.\n");
}
}
return 0;
}
int movable(Position pos, int dir){
Position tmp = move_to(pos, dir);
//1. dir방향으로 이동한 좌표가 0~n-1이내에 있어야한다.
print_maze(tmp.x,tmp.y);
printf("maze[%d][%d]=%d\n",tmp.x,tmp.y,maze[tmp.x][tmp.y]);
if( tmp.x<1 || tmp.x>n){
printf("x범위초과\n");
return 0;
}
if(tmp.y<1||tmp.y>n+1){
printf("y범위초과\n");
return 0;
}
//2. wall이 아니고, 벽이아니어야한다.
switch (maze[tmp.x][tmp.y]) {
case 0:
printf("갈 수 있는 길입니다.\n");
return 1;
case 1:
printf("벽입니다. 갈 수 없습니다.\n");
return 0;
case 2:
printf("이미 방문한 길입니다. 갈 수 없습니다.\n");
return 0;
case 3:
printf("이미 방문한 길입니다. 갈 수 없습니다.\n");
return 0;
default:
return 0;
}
}
void print_maze(int x,int y){
sleep(1);
clear();
for(int i=0;i<MAX+2;i++){
for(int j=0;j<MAX+2;j++){
switch (maze[i][j]) {
case 0:
printf(BLACK);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("ㅁ");
printf(RESET);
break;
case 1:
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("ㅁ");
break;
case 2:
printf(BOLDYELLOW);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("ㅁ");
printf(RESET);
break;
case 3:
printf(BOLDGREEN);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("ㅁ");
printf(RESET);
break;
case 4:
printf(BOLDBLUE);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
printf("ㅁ");
}else
printf("ㅁ");
printf(RESET);
break;
default:
break;
}
printf(RESET);
if(j==MAX+1)printf("\n");
}
}
printf(RESET);
}스택을 이용하는 방법은 한쪽 방향으로 갈 수 있는 만큼 깊이 간므로 DFS방법이다.
Queue(BFS)
규칙
다음과 같은 순서로 cell들을 방문한다.
L0 = {s}, 여기서 s는 출발 지점
L1 = L0에서 1번에 갈 수 있는 모든 셀들
L2 = L1에서 1번에 갈 수 있는 모든 셀들 중에 L0에 속하지 않는 셀들
…
Ln = Ln-1에서 1번에 갈 수 있는 셀들 중에 Ln-2에 속하지 않는 셀들
스택에서는 북->동->남->서로 찾기 때문에 최단 경로로 찾는지 보장할 수 없다. 하지만 큐에서는 동심원 형태로 찾기때문에 입구에서 출구까지 최단 경로를 찾을 수 있다.
- 하나의 큐를 만든다.
- 위치(0,0) 는 이미 방문한 위치임을 표시하고, 큐에 위치(0,0)을 넣는다.
- 큐가 빌 때까지 다음을 반복한다.
- 큐에서 하나의 위치 p를 꺼낸다.
- p에서 한 칸 떨어진 위치들 중에서 이동 가능하면서 아직 방문하지 않은 모든 위치들을 방문된 위치임을 표시하고 큐에 넣는다.
- 만약 그 위치가 출구라면 종료한다.출구에서 숫자가 감소하는 방향으로 따라가면 입구에 도달한다.
구현
Position
스택과 동일
Queue
//
// queue.h
// maze_queue
//
// Created by dahye Jeong on 2018. 5. 20..
// Copyright © 2018년 dahye Jeong. All rights reserved.
//
#ifndef queue_h
#define queue_h
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "position.h"
typedef struct node{
Position pos;
struct node * next;
}QNode;
typedef struct que{
QNode *front, *rear;
}Queue;
void enQueue(Queue * q,Position pos);
void deQueue(Queue * q);
Position front(Queue *queue);
Position rear(Queue *queue);
QNode * new_node(Position pos);
Queue * creat_queue(void);
#endif /* queue_h *///
// queue.c
// maze_queue
//
// Created by dahye Jeong on 2018. 5. 20..
// Copyright © 2018년 dahye Jeong. All rights reserved.
//
#include "queue.h"
QNode * new_node(Position pos){
QNode * new = (QNode *)malloc(sizeof(QNode));
new->pos.x = pos.x;
new->pos.y = pos.y;
new->next=NULL;
return new;
}
Queue * creat_queue(void){
Queue * new = (Queue *)malloc(sizeof(Queue));
new->front = new->rear= NULL;
return new;
}
Position front(Queue *q){
return q->front->pos;
}
Position rear(Queue *q){
return q->rear->pos;
}
int is_empty(Queue * q){
return (q->front==NULL && q->rear==NULL);
}
//front 포인터는 삭제, rear 포인터는 삽입할 때 사용
void enQueue(Queue * q,Position pos){
QNode * tmp = new_node(pos);
if(is_empty(q)){
q->front = q->rear = tmp;
return;
}
q->rear->next= tmp;
q->rear=tmp;
}
void deQueue(Queue * q){
if(q->front==NULL){
return;
}
q->front = q->front->next;
if(q->front==NULL) q->rear=NULL;
}Main
//
// main.c
// maze_queue
//
// Created by dahye Jeong on 2018. 5. 20..
// Copyright © 2018년 dahye Jeong. All rights reserved.
//
#include "queue.h"
#include "position.h"
#include "color.h"
#include <unistd.h>
#define MAX 8
#define PATH 0 // 지나갈 수 있는 길
#define WALL 1 // 지나갈 수 없는 길 == 벽 흰색!
#define EDGE 4 // 테두리
#define clear() printf("\033[H\033[J")
int maze[MAX+2][MAX+2]= {
{4,4,4,4,4,4,4,4,4,4},
{4,0,0,0,0,0,0,0,1,4},
{4,0,1,1,0,1,1,0,1,4},
{4,0,0,0,1,0,0,0,1,4},
{4,0,1,0,0,1,1,0,0,4},
{4,0,1,1,1,0,0,1,1,4},
{4,0,1,0,0,0,1,0,1,4},
{4,0,0,0,1,0,0,0,1,4},
{4,0,1,1,1,0,1,0,0,4},
{4,4,4,4,4,4,4,4,4,4}
};
void print_maze();
int movable(Position pos,int dir);
int main(int argc, const char * argv[]) {
Queue *q = creat_queue();
Position cur;
cur.x=1;
cur.y=1;
enQueue(q,cur);
// 추가 배열을 사용하지 않기 위해 방문 표시를 음수로 저장
maze[1][1]=-1;
int found = 0;
while(!is_empty(q)){
Position cur = front(q);
deQueue(q);
for(int dir=0;dir<4;dir++){
//그 셀이 1(벽)이 아니면서 방문하지 않은 곳인지 검사!
if(movable(cur,dir)){
//move_to도 동일한 함수
Position pos = move_to(cur,dir);
// 추가 배열을 사용하지 않기 위해 방문 표시를 음수로 저장
maze[pos.x][pos.y] = maze[cur.x][cur.y]-1;
if(pos.x==MAX&&pos.y==MAX){
printf("미로를 찾았습니다.\n");
final_path(pos);
found=1;
exit(0);
}
enQueue(q,pos);
}
}
}
return 0;
}movable함수
int movable(Position pos, int dir){
Position tmp = move_to(pos, dir);
//1. dir방향으로 이동한 좌표가 1~MAX이내에 있어야한다.
print_maze(tmp.x,tmp.y);
printf("maze[%d][%d]=%d\n",tmp.x,tmp.y,maze[tmp.x][tmp.y]);
if( tmp.x<1 || tmp.x>MAX){
printf("x범위초과\n");
return 0;
}
if(tmp.y<1||tmp.y>MAX){
printf("y범위초과\n");
return 0;
}
//2. wall이 아니고, 벽이아니어야한다.
switch (maze[tmp.x][tmp.y]) {
case 0:
printf("갈 수 있는 길입니다.\n");
return 1;
case 1:
printf("벽입니다. 갈 수 없습니다.\n");
return 0;
default:
printf("이미 방문한 길입니다. 갈 수 없습니다.\n");
return 0;
}
}print_maze
void print_maze(int x,int y){
// sleep(1);
// clear();
for(int i=0;i<MAX+2;i++){
for(int j=0;j<MAX+2;j++){
switch (maze[i][j]) {
case 0:
printf(BLACK);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("ㅁ");
printf(RESET);
break;
case 1:
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("ㅁ");
break;
case 4:
printf(BOLDBLUE);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
printf("ㅁ");
}else
printf("ㅁ");
printf(RESET);
break;
default:
printf(BOLDYELLOW);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("ㅁ");
printf(RESET);
break;
break;
}
printf(RESET);
if(j==MAX+1)printf("\n");
}
}
printf(RESET);
}final_path
마지막으로 찾은 최종 경로를 표시해주기 위한 함수입니다.
void final_path(Position pos){
Position cur = pos;
Position next;
int offset[4][2] = {
{-1,0},{0,1},{1,0},{0,-1}
};
int num=maze[cur.x][cur.y]+1;
maze[cur.x][cur.y]=FINAL;
while(1){
for(int i=0;i<4;i++){
next.x=cur.x+offset[i][0];
next.y=cur.y+offset[i][1];
if(maze[next.x][next.y]==num){
maze[next.x][next.y]=FINAL;
cur=next;
num++;
break;
}
}
if(cur.x==1&&cur.y==1)break;
}
print_maze(n-2, n-2);
}Dijkstra
/*
출발점으로 부터 모든노드의 최단거리
다익스트라 인접리스트로 미로찾기 최단거리 구함!
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>
#include "color.h"
#define MAX 8
#define PATH 0
#define WALL 1
#define VISITED 2
#define FINAL 3
#define EDGE 4
int maze[MAX+2][MAX+2]={
{4,4,4,4,4,4,4,4,4,4},
{4,0,0,0,0,0,0,0,1,4},
{4,0,1,1,0,1,1,0,1,4},
{4,0,0,0,1,0,0,0,1,4},
{4,0,1,0,0,1,1,0,0,4},
{4,0,1,1,1,0,0,1,1,4},
{4,0,1,0,0,0,1,0,1,4},
{4,0,0,0,1,0,0,0,1,4},
{4,0,1,1,1,0,1,0,0,4},
{4,4,4,4,4,4,4,4,4,4}
};
int parent[100];
int end, start;
void print_maze(int x, int y);
typedef struct node{
int dest; //목적노드
int weight; //가중치
struct node * next;
} Node;
typedef struct list{
Node * head;
}List;
typedef struct graph{
int V;
List * array;
}Graph;
Node * new_node(int dest, int weight){
Node * new = (Node*)malloc(sizeof(Node));
new->dest=dest;
new->weight=weight;
new->next=NULL;
return new;
}
Graph * create_graph(int V){
Graph * g = (Graph*)malloc(sizeof(Graph));
g->V = V;
g->array = (List*)malloc(V*sizeof(List));
for(int i=0;i<V;i++){
g->array[i].head=NULL;
}
return g;
}
void add_edge(Graph *g,int src, int dest, int weight){
Node * new = new_node(dest, weight);
new->next=g->array[src].head;
g->array[src].head=new;
new=new_node(src, weight);
new->next = g->array[dest].head;
g->array[dest].head = new;
}
typedef struct hnode{
int v;
int dis;
}HNode;
typedef struct heap{
int size;
int capacity;
int *pos; //decrease key()에 필요하다.
HNode **array;
}Heap;
HNode * new_hnode(int v, int dis){
HNode * new = (HNode*)malloc(sizeof(HNode));
new->v=v;
new->dis=dis;
return new;
}
Heap * create_heap(int capacity){
Heap * heap = (Heap*)malloc(sizeof(Heap));
heap->pos=(int*)malloc(capacity*sizeof(int));
heap->size=0;
heap->capacity=capacity;
heap->array=(HNode**)malloc(capacity*sizeof(HNode*));
return heap;
}
void swap_node(HNode ** a, HNode **b){
HNode * tmp =*a;
*a=*b;
*b=tmp;
}
void heapify(Heap* heap,int i){
int min,left,right;
min=i;
left = i*2+1;
right = i*2+2;
if(left < heap->size && (heap->array[left]->dis < heap->array[min]->dis))min=left;
if(right<heap->size && heap->array[right]->dis<heap->array[min]->dis)min=right;
if(min!=i){
HNode * smallest = heap->array[min];
HNode * inode = heap->array[i];
heap->pos[smallest->v]=i;
heap->pos[inode->v]=min;
swap_node(&heap->array[min], &heap->array[i]);
heapify(heap,min);
}
}
int is_empty(Heap * h){
return h->size==0;
}
HNode * delete(Heap * h){
if(is_empty(h))return NULL;
HNode * root = h->array[0];
HNode * last = h->array[h->size - 1];
h->array[0]=last;
h->pos[root->v]=h->size-1;
h->pos[last->v]=0;
--h->size;
heapify(h, 0);
return root;
}
void decrease_key(Heap * h, int v, int dis){
// heap array의 정점 v에 대한 index
int i = h->pos[v];
h->array[i]->dis = dis; //distance update
while(i && ( h->array[i]->dis < h->array[(i-1)/2]->dis)){
h->pos[h->array[i]->v] = (i-1)/2;
h->pos[h->array[(i-1)/2]->v] = i;
swap_node(&h->array[i], &h->array[(i-1)/2]);
i=(i-1)/2;
}
}
int is_min(Heap * h, int v){
if(h->pos[v] < h->size) return 1;
else return 0;
}
void backtracking(int end){
int i, j, back;
int m = MAX+2;
back = end;
i = end / m;
j = end % m;
while( parent[back] != -1)
{
back = parent[back];
maze[i][j] = FINAL;
i = back / 10;
j = back % 10;
}
maze[1][1] = FINAL;
}
void print_array(int dis[],int n){
printf("정점\t\t시작노드로부터거리\n");
int e = 88;
for(int i=0;i<n;i++){
if(i==e)printf("도착지!!\n");
printf("%d\t\t\t%d\n",i,dis[i]);
}
}
void dijkstra(Graph * g,int src){
int V= g->V;
int dis[V];
Heap * heap = create_heap(V);
for(int i=0;i<V;i++){
dis[i]=INT_MAX;
heap->array[i]=new_hnode(i, dis[i]);
heap->pos[i]=i;
}
// 출발점의 거리를 0으로 만듦
heap->array[src]=new_hnode(src, dis[src]);
heap->pos[src]=src;
dis[src]=0;
decrease_key(heap,src,dis[src]);
heap->size=V;
while(!is_empty(heap)){
HNode * min = delete(heap);
int u = min->v;
Node * trav = g->array[u].head;
while(trav!=NULL){
int v = trav->dest;
if(is_min(heap, v)&&dis[u]!=INT_MAX && trav->weight+dis[u]<dis[v]){
dis[v] = dis[u] + trav->weight;
parent[v]=u;
maze[u/(MAX+2)][u%(MAX+2)]=VISITED;
print_maze(u/(MAX+2), u%(MAX+2));
decrease_key(heap,v,dis[v]);
}
trav=trav->next;
}
}
print_array(dis, V);
}
void print_maze(int x,int y){
// sleep(1);
// clear();
for(int i=0;i<MAX+2;i++){
for(int j=0;j<MAX+2;j++){
switch (maze[i][j]) {
case 0:
printf(BLACK);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("[]");
printf(RESET);
break;
case 1:
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("[]");
break;
case 3:
printf(BOLDGREEN);
printf("[]");
printf(RESET);
break;
case 4:
printf(BOLDBLUE);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
printf("[]");
}else
printf("[]");
printf(RESET);
break;
default:
printf(BOLDYELLOW);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("[]");
printf(RESET);
break;
break;
}
printf(RESET);
if(j==MAX+1)printf("\n");
}
}
printf(RESET);
}
int main()
{
// create the graph given in above fugure
int m = MAX+2, s;
Graph * graph = create_graph(m*m);
start = m*1+1;
end = m*8+8;
parent[start] = -1;
for(int i=1;i<m-1;i++){
for(int j=1;j<m-1;j++){
s=i*m+j;
if(maze[i][j]==PATH){
if(i==1){
if(maze[i+1][j]==PATH)add_edge(graph, s, s+m, 1);
if(j==1){
if(maze[i][j+1]==PATH)add_edge(graph, s, s+1, 1);
}else if(j==m-1){
if(maze[i][j+1]==PATH)add_edge(graph, s, s-1, 1);
}else{
if(maze[i][j+1]==PATH)add_edge(graph, s, s-1, 1);
if(maze[i][j+1]==PATH)add_edge(graph, s, s+1, 1);
}
}else if(i==m-2){
if(maze[i-1][j]==PATH)add_edge(graph, s, s-m, 1);
if(j==1){
if(maze[i][j+1]==PATH)add_edge(graph, s, s+1, 1);
}else if(j==m-1){
if(maze[i][j+1]==PATH)add_edge(graph, s, s-1, 1);
}else{
if(maze[i][j+1]==PATH)add_edge(graph, s, s-1, 1);
if(maze[i][j+1]==PATH)add_edge(graph, s, s+1, 1);
}
}else if(j==1){
if(maze[i][j+1]==PATH)add_edge(graph, s, s+1, 1);
if(i!=1&&i!=m-2){
if(maze[i+1][j]==PATH)add_edge(graph, s, s+m, 1);
if(maze[i-1][j]==PATH)add_edge(graph, s, s-m, 1);
}
}else if(j==m-2){
if(maze[i][j-1]==PATH)add_edge(graph, s, s-1, 1);
if(i!=1&&i!=m-2){
if(maze[i+1][j]==PATH)add_edge(graph, s, s+m, 1);
if(maze[i-1][j]==PATH)add_edge(graph, s, s-m, 1);
}
}else{
if(maze[i+1][j]==PATH)add_edge(graph, s, s+m, 1);
if(maze[i-1][j]==PATH)add_edge(graph, s, s-m, 1);
if(maze[i][j+1]==PATH)add_edge(graph, s, s+1, 1);
if(maze[i][j-1]==PATH)add_edge(graph, s, s-1, 1);
}
}
}
}
print_maze(start/m, start%m);
dijkstra(graph, 11);
backtracking(end);
print_maze(end/m, end%m);
return 0;
}A*
A* 알고리즘 에 알고리즘에 대해서 자세히 설명되어있다.
queue
enQueue할 때, 삽입정렬을 해서 값을 넣어준다. (가중치가 낮은 값을 먼저 꺼내기 위해서!)
typedef struct vertex{
int x,y;
int g_x;
}Vertex;
typedef struct node{
Vertex ver;
struct node * next;
}QNode;
typedef struct que{
QNode *front, *rear;
}Queue;QNode * new_node(Vertex v){
QNode * new = (QNode *)malloc(sizeof(QNode));
new->ver.x = v.x;
new->ver.y = v.y;
new->ver.g_x = v.g_x;
new->next=NULL;
return new;
}
Queue * creat_queue(void){
Queue * new = (Queue *)malloc(sizeof(Queue));
new->front = new->rear= NULL;
return new;
}
Vertex front(Queue *q){
return q->front->ver;
}
Vertex rear(Queue *q){
return q->rear->ver;
}
int is_empty(Queue * q){
return (q->front==NULL && q->rear==NULL);
}
//front 포인터는 삭제, rear 포인터는 삽입할 때 사용
void enQueue(Queue * q,Vertex v){
QNode * new = new_node(v);
QNode * tq =q->front;
Vertex tmp;
int key;
if(is_empty(q)){
q->front = q->rear = new;
return;
}
//우선순위큐
// with insertion-sort, begin sorting process.
while( tq!= NULL){
key = weight[v.x][v.y];
if( key < weight[tq->ver.x][tq->ver.y]){
tmp = tq->ver;
tq->ver = v;
v = tmp;
}
tq = tq->next;
}
new->ver = v;
q->rear->next= new;
q->rear=new;
}
void deQueue(Queue * q){
if(q->front==NULL){
return;
}
q->front = q->front->next;
if(q->front==NULL) q->rear=NULL;
}heuristic
// heuristic함수로 가중치를 계산하는 함수
// 여기서 pre는 이전정점의 gx값을 받아온다.
int heuristic(Vertex v, int x,int y, int *pre){
int res;
// h(x)함수 즉, 출구에서 얼마나 걸리는지 계산한다.(맨하탄)
res = ((abs(end.x-x)+abs(end.y-y))*10);
*pre = v.g_x;
// 대각선인 경우
if(abs(v.x-x)==abs(v.y-y)){
*pre = *pre +14;
}else{
*pre = *pre +10;
}
// f(x) = g(x) + h(x)
return res+(*pre);
}open list
// 인접노드를 queue에 추가하기
void add_openlist(Queue * q,Vertex v){
Vertex tmp;
// pw는 이전 weigt
int i,j,w,pre;
// 인접한 정점 확인
for(i=v.x-1;i<=v.x+1;i++){
if(i<1||i>MAX)continue; // 범위를 벗어나면 통과한다.
for(j=v.y-1;j<=v.y+1;j++){
if(j<1||j>MAX)continue; // 범위를 벗어나면 통과한다.
if(i==v.x&&j==v.y)continue; // i와 j가 현재 노드랑 같으면 통과
if(maze[i][j]!=0)continue; // 길이 아니면 통과
// 가중치 f(x)
w = heuristic(v, i, j, &pre);
// 가중치가 현재보다 낮거나 기록이 안되어있으면 갱신
if(w<weight[i][j]||weight[i][j]==0){
weight[i][j]=w;
// 부모 노드의 정보를 저장한다.
parent[i][j] = (v.x*MAX+2)+v.y;
// 출구를 찾으면 종료
if(end.x == i && end.y ==j)return;
}
tmp.x = i;
tmp.y = j;
tmp.g_x = pre;
enQueue(q, tmp);
}
}
}astar
void astar(Vertex s,Vertex e){
Queue * q = creat_queue();
Vertex v;
// 시작점의 weight는 0이다.
weight[s.x][s.y] = 0;
// 시작점은 부모노드를 갖고 있지 않는다.
parent[s.x][s.y]=-1;
// 시작점에서 움직인 거리(gx)는 0이다.
s.g_x = 0;
v = s;
add_openlist(q,v);
while(!is_empty(q)){
// 현재 점을 Closed list에 추가 >> maze에 바로표시
maze[v.x][v.y]=CLOSED;
v = front(q);
deQueue(q);
if(v.x==end.x && v.y==end.y)return;
// 새로운 인접노드를 추가해준다.
add_openlist(q, v);
}
}backtracking
void backtracking(){
int i, j, back;
if(parent[end.x][end.y]==0){
printf("경로가 없습니다.\n");
return;
}
i = parent[end.x][end.y] / MAX+2;
j = parent[end.x][end.y] % MAX+2;
while( parent[i][j] != -1)
{
back = parent[i][j];
maze[i][j] = FINAL;
i = back / MAX+2;
j = back % MAX+2;
}
maze[start.x][start.y] = FINAL;
}print
void print_weight(){
int i,j;
for(i=0;i<MAX+2;i++){
for(j=0;j<MAX+2;j++)
printf("%6d",weight[i][j]);
printf("\n");
}
}
void print_maze(int x,int y){
for(int i=0;i<MAX+2;i++){
for(int j=0;j<MAX+2;j++){
switch (maze[i][j]) {
case 0:
printf(BLACK);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("[]");
printf(RESET);
break;
case 1:
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("[]");
break;
case 3:
printf(BOLDGREEN);
printf("[]");
printf(RESET);
break;
case 4:
printf(BOLDBLUE);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
printf("[]");
}else
printf("[]");
printf(RESET);
break;
default:
printf(BOLDYELLOW);
if(i==x&&j==y){
printf(BOLDRED);
}
printf("[]");
printf(RESET);
break;
break;
}
printf(RESET);
if(j==MAX+1)printf("\n");
}
}
printf(RESET);
}main
int main(){
start.x=1;start.y=1;
end.x=MAX;end.y=MAX;
astar(start, end);
print_weight();
print_maze(end.x,end.y);
backtracking();
print_maze(end.x,end.y);
}Last updated
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