C++ 栈的应用

来源：互联网发布：c书籍推荐知乎编辑：程序博客网时间：2024/05/22 09:40

1、栈的应用1 解决迷宫问题

问题：一个n*n的0、1矩阵，0 表示可以走通，1表示不可以走，假定矩阵的下边是出口，给定矩阵的入口坐标，求出走出迷宫的路径

这里用栈主要是解决如图所示走不出去会退时上一步（出栈）位置的记录

以及记录已经走过的路径（压栈）

扩展：(1) 非递归法实现

（递归法与非递归的一点不同

递归法不会出现尝试下一步失败后退到上一步再次尝试下一步时不会出现重复尝试上一次走错的那个“下一步” 而下面使用栈的方式的退栈时下一步尝试还会判断已走过不成功的情况【重复判断一次】）

(2) 多个出口最短路问题【在下面实现】

//-----------------Maze.h---------

#pragma once

#define N 10

#define MAZEPATH "MazeMap.txt"

#include<iostream>

using namespace std;

#include <assert.h>

#include <stack>

struct Pos

{

int _row;

int _col;

};

void GetMaze(int* a, int n);

void PrintMaze(int* a, int n);

bool MazePath(int* a, int n, const Pos entry, stack<Pos>& path);

//-----------------Maze.cpp-----------

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

// 栈应用：迷宫(n*n)问题

#include "Maze.h"

void GetMaze(int* a, int n)

{

FILE* f_out = fopen(MAZEPATH, "r");

assert(f_out != NULL);

for (int i = 0; i < n; i++)

{

for (int j = 0; j < n; )

{

char ch = fgetc(f_out);

if (ch == '0' || ch == '1') //通路为0 不通路2

{

a[i*n + j] = ch - '0';

++j;

}

else

{

continue;

}

fclose(f_out);

}

void PrintMaze(int* a, int n)

{

for (int i = 0; i < n; i++)

{

for (int j = 0; j < n; j++ )

{

cout<<a[i * n + j]<<" ";

}

cout<<endl;

}

bool CheckIsAccess(const int *a, int n, const Pos& next) //判断路通不通

{

assert(a);

if (next._row >= 0 && next._row < n

&& next._col >= 0 && next._col < n

&& a[next._row * n + next._col] == 0)// 0 表示路通

{

return true;

}

else

{

return false;

}

// const Pos entry 入口 , stack<Pos>& path 用于压路径的栈

bool MazePath(int* a, int n, const Pos entry, stack<Pos>& path)

{

Pos cur = entry;

path.push(cur);

while (!path.empty()) // 无路走时栈空

{

a[cur._row * n + cur._col] = 2;// 走过的路标记 2

// 定义数组最下边为出口

if (cur._row == n - 1) // 判断是否到出口

{

return true;

}

Pos next = cur;

// 向上探索

next._row--;

if (CheckIsAccess(a, n, next))

{

cur = next;

path.push(cur);

continue;

}

// 向右探索

next = cur;

next._col++;

if (CheckIsAccess(a, n, next))

{

cur = next;

path.push(cur);

continue;

}

// 向下探索

next = cur;

next._row++;

if (CheckIsAccess(a, n, next))

{

cur = next;

path.push(cur);

continue;

}

// 向左探索

next = cur;

next._col--;

if (CheckIsAccess(a, n, next))

{

cur = next;

path.push(cur);

continue;

}

// 走不通

a[cur._row * n + cur._col] = 5;// 标出错误路线

path.pop();

if (!path.empty())

{

cur = path.top();

}

return false;

}

//---------------------test.cpp----------------------

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "Maze.h"

void TestMaze()

{

int a[N][N] = {};

GetMaze((int*)a, N);

PrintMaze((int*)a, N);

stack<Pos> path;

Pos entry = {2, 0};

MazePath((int*)a, N, entry, path);

cout<<"------------------------------"<<endl;

PrintMaze((int*)a, N);

}

int main()

{

TestMaze();

getchar();

return 0;

}

//--------------MazeMap.txt----------------

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

1 1 0 0 0 0 0 0 1 1

1 1 0 1 1 1 1 0 1 1

1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

//////////////////////////////////////////////////////////////////////

/////////////////////////////////////////////////////////////////////

2、栈的应用2 逆波兰式计算

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include<iostream>

#include<assert.h>

#include<stack>

using namespace std;

// 栈的应用 2 算数表达式求解

enum Type

{

OP_NUM,

OP_SYMBOL

};

struct Cell

{

Type type;

int value;

};

enum SYMBOL

{

ADD,

SUB,

MUL,

DIV

};

int CountRNP(Cell* a,size_t size)

{

assert(a);

stack<int> s;

for (size_t i = 0; i < size; i++)

{

if (a[i].type == OP_NUM)

{

s.push(a[i].value);

}

else

{

int right = s.top();// 注意压栈与表达式顺序不同

s.pop();

int left = s.top();

s.pop();

switch (a[i].value)

{

case ADD:

s.push(left + right);

break;

case SUB:

s.push(left - right);

break;

case MUL:

s.push(left * right);

break;

case DIV:

s.push(left / right);

break;

}

return s.top();

}

void TestRnp()

{

Cell a[] =

{

{OP_NUM, 12},

{OP_NUM, 3},

{OP_NUM, 4},

{OP_SYMBOL, ADD},

{OP_SYMBOL, MUL},

{OP_NUM, 6},

{OP_SYMBOL, SUB},

{OP_NUM, 8},

{OP_NUM, 2},

{OP_SYMBOL, DIV},

{OP_SYMBOL, ADD}

};

int ret = CountRNP(a, sizeof(a)/sizeof(a[0]));

}

int main()

{

TestRnp();

return 0;

}

////////////////////////////////////////////////////

//----------------迷宫递归法（不用栈）---------

// 递归法不需要栈

bool MazePath(int* a, int n, Pos cur)

{

// 定义数组最下边为出口

if (cur._row == n - 1 && a[cur._row * n + cur._col] == 0) // 判断是否到出口

{

a[cur._row * n +cur._col] = 2; // 2 表示此路可走

return true;

}

if (CheckIsAccess(a, n, cur))

{

a[cur._row * n +cur._col] = 2; // 2 表示此【点】可走下一步还不知道

Pos next_left = cur;

next_left._col--;

Pos next_right = cur;

next_right._col++;

Pos next_up = cur;

next_up._row--;

Pos next_down = cur;

next_down._row++;

bool next = (MazePath((int*)a, n, next_up)

|| MazePath((int*)a, n, next_right)

|| MazePath((int*)a, n, next_down)

|| MazePath((int*)a, n, next_left));

if (!next)

{

a[cur._row * n +cur._col] = 5; //5表示下一步走不出去把当前点从2变到五表示这个点走不出去

return false;

}

else

{

return true;

}

else //cur 不能走

{

return false;

}

2 表示成功路线

5 表示尝试失败的路线

/////////////////////////////////////////////////////////////

///////////////////////////////////////////////////////////

//--------------------迷宫（最短路） ---------------

//-------------------Maze.h--------------------

#pragma once

#define N 10

#define DEBUGE 0 // 1 调试 0 不调试

#define MAZEPATH "MazeMap.txt"

#include<iostream>

using namespace std;

#include <assert.h>

#include <stack>

struct Pos

{

int _row;

int _col;

};

//stack<Pos> MinPath;

void GetMaze(int* a, int n);

void PrintMaze(int* a, int n);

bool MazePath(int* a, int n, const Pos entry, stack<Pos>& path);

bool FindMinPath(int* a, int n, const Pos entry ,stack<Pos>& MinPath);

int GetCount(stack<Pos> path);

//---------------------------Maze.cpp-----------------

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

// 栈应用2：迷宫(n*n)问题

#include "Maze.h"

void GetMaze(int* a, int n)

{

FILE* f_out = fopen(MAZEPATH, "r");

assert(f_out != NULL);

for (int i = 0; i < n; i++)

{

for (int j = 0; j < n; )

{

char ch = fgetc(f_out);

if (ch == '0' || ch == '1') //通路为0 不通路2

{

a[i*n + j] = ch - '0';

++j;

}

else

{

continue;

}

fclose(f_out);

}

void PrintMaze(int* a, int n)

{

for (int i = 0; i < n; i++)

{

for (int j = 0; j < n; j++ )

{

cout<<a[i * n + j]<<" ";

}

cout<<endl;

}

bool CheckIsAccess(const int *a, int n, const Pos& next) //判断路通不通

{

assert(a);

if (next._row >= 0 && next._row < n

&& next._col >= 0 && next._col < n

&& a[next._row * n + next._col] == 0)// 0 表示路通

{

return true;

}

else

{

return false;

}

// const Pos entry 入口 , stack<Pos>& path 用于压路径的栈

bool MazePath(int* a, int n, const Pos entry, stack<Pos>& path)

{

Pos cur = entry;

path.push(cur);

while (!path.empty()) // 无路走时栈空

{

a[cur._row * n + cur._col] = 2;// 走过的路标记 2

// 定义数组最下边为出口

if (cur._row == n - 1) // 判断是否到出口

{

return true;

}

Pos next = cur;

// 向上探索

next._row--;

if (CheckIsAccess(a, n, next))

{

cur = next;

path.push(cur);

continue;

}

// 向右探索

next = cur;

next._col++;

if (CheckIsAccess(a, n, next))

{

cur = next;

path.push(cur);

continue;

}

// 向下探索

next = cur;

next._row++;

if (CheckIsAccess(a, n, next))

{

cur = next;

path.push(cur);

continue;

}

// 向左探索

next = cur;

next._col--;

if (CheckIsAccess(a, n, next))

{

cur = next;

path.push(cur);

continue;

}

// 走不通

a[cur._row * n + cur._col] = 5;// 标出错误路线

path.pop();

if (!path.empty())

{

cur = path.top();

}

return false;

}

int GetCount(stack<Pos> path)

{

int count = 0;

while(!path.empty())

{

count += 1;

path.pop();

}

return count;

}

void huanyuan(int* a,int n, stack<Pos> Path) // Path不用引用

{

while(!Path.empty())

{

a[Path.top()._row * n + Path.top()._col] = 0;

Path.pop();

}

bool FindMinPath(int* a, int n, const Pos entry,stack<Pos>& MinPath)

{

bool next = false;

bool ret = false;

{

stack<Pos> path;

next = MazePath(a, n, entry, path);

//----------------debuge----------

#if DEBUGE

cout<<"-----------------------------"<<endl;

PrintMaze(a,n);

#endif

if (next)

{

if (MinPath.empty())

{

MinPath = path;

}

else

{

if (GetCount(MinPath) > GetCount(path))

{

MinPath = path; // 更新MinPath

}

huanyuan((int*)a, n, path);// 将已经走过的路 2 标记为 0

a[path.top()._row * n + path.top()._col] = 9; // 此出口已经堵住

//--------------debuge---------

#if DEBUGE

cout<<"-------------huanyuan----------------"<<endl;

PrintMaze(a,n);

#endif

ret = true;

}

}while(next);

if (ret)

{

huanyuan(a, n, MinPath);

//a[MinPath.top()._row * n + MinPath.top()._col] = 2; //打开这个最短路出口

}

return ret;

}

//--------------------------------test.cpp-----------------

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "Maze.h"

void TestMaze()

{

int a[N][N] = {};

GetMaze((int*)a, N);

PrintMaze((int*)a, N);

stack<Pos> path;

stack<Pos> MinPath;

Pos entry = {2, 0};

FindMinPath((int*)a, N, entry ,MinPath);

cout<<"------------------------------"<<endl;

PrintMaze((int*)a, N);

}

int main()

{

TestMaze();

getchar();

return 0;

}

//----------------------------MazeMap.txt---------------------

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

1 1 0 0 0 0 0 0 1 1

1 1 0 1 1 1 1 0 1 1

运行图：

本文出自 “城市猎人” 博客，请务必保留此出处http://alick.blog.51cto.com/10786574/1762613

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