广度寻路算法C++实现

广度寻路和深度寻路算法是两种常用的图形搜索算法，当然这里的寻路，是指在一个二维平面上，我们将平面划分为许多个方格，给定目的地和起始地，寻找到一条起点到终点之间的路径。广度寻路算法能找到最短路径，而深度寻路算法并不保证找到的路径是最短的路径。但由于广度寻路算法中的循环嵌套比较多，耗费资源大，因此广度寻路算法更适合用于小一点的地图场景。而深度寻路算法就更适合开阔的大地图。
本篇文章来介绍广度寻路算法，有关深度寻路算法的之后再更。
所谓广度寻路，就是将起点作为根节点构造一棵树，每个结点的孩子结点就是这个结点代表的位置能到达的位置。比如下面这个地图：

红色方框是起点，蓝色方框是终点，深红色的区域代表障碍物无法通行。起点的坐标设为（0，0），那么起点的孩子结点就只有（0，1），也就是它下面那个方框，因为这个起点能到达的只有这一个地方。以此类推（0，1）的孩子结点就是（1，1）和（0，2）。
按照这个思路构建树的过程中，当我们遍历到终点时，就意味着起点到终点的路径出现了。我们的树结构中，每个结点都有指向自己父节点的指针，根据这个指针我们可以从终点找到回去的“路”。另外在树的遍历过程中，需要理解“层”的概念，因为我们是一层一层的进行遍历整颗树的，为了方便直接用一个容器vector来存放一个结点的所有子节点，这样做可以省去许多指针操作，毕竟每个结点的子节点数量并不相同。
实现代码如下：

// 广度寻路算法.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//#include "stdafx.h"
#include <string.h>
#include <vector>
using namespace std;#define ROWS   10
#define COLS   10struct MyPoint{int row;int col;
};struct pathNode{int       val;        //地图上的值bool isFind;     //是否走过
};//树节点
struct treeNode{MyPoint             pos;treeNode*           pParent;//指向父节点的指针vector<treeNode*>   child;  //存储指向所有孩子节点指针的容器
};//能走返回true 否则返回false
bool canWalk(pathNode pathMap[ROWS][COLS], MyPoint pos);int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{//1. 地图int map[ROWS][COLS] = {{ 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 },{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 },{ 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0 },{ 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0 },{ 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0 },{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 },{ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 },{ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 },{ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 },{ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 }};//2 起点和终点MyPoint begPos = { 0, 0 };MyPoint endPos = { 0, 9 };//3 辅助地图pathNode pathMap[ROWS][COLS] = { 0 };for (int i = 0; i < ROWS; i++){for (int j = 0; j < COLS; j++){pathMap[i][j].val = map[i][j];}}//4 准备一颗树，起点成为树根节点treeNode* pRoot = NULL;//准备树pRoot = new treeNode;//开内存
#if 1memset(pRoot, 0, sizeof(treeNode));//全部置空pRoot->pos = begPos;
#elsepRoot->pos = begPos;pRoot->pParent = NULL;
#endif//5 标记起点走过pathMap[begPos.row][begPos.col].isFind = true;//6 寻路MyPoint temp;//当前节点treeNode* pCurrent = NULL;//新节点treeNode* pChild = NULL;//当前层vector<treeNode*> currentBuff;//下一层vector<treeNode*> nextBuff;bool isFindEnd = false;currentBuff.push_back(pRoot);while (1){//一层一层变化nextBuff.clear();//清空数组for (int i = 0; i < currentBuff.size(); i++){//遍历当前层pCurrent = currentBuff[i];for (int j = 0; j < 4; j++){//四个方向找相邻节点temp = pCurrent->pos;switch (j){case 0://上temp.row--;break;case 1://下temp.row++;break;case 2://左temp.col--;break;case 3://右temp.col++;break;}if (canWalk(pathMap,temp)){//能走//创建新节点pChild = new treeNode;memset(pChild, 0, sizeof(treeNode));pChild->pos = temp;//新节点入树pCurrent->child.push_back(pChild);   //新节点成为当前节点的孩子pChild->pParent = pCurrent;           //当前节点成为新节点的父//标记走过pathMap[temp.row][temp.col].isFind = true;//新节点进入下一层nextBuff.push_back(pChild);//是否是终点if (temp.row == endPos.row &&temp.col == endPos.col){isFindEnd = true;break;}}}if (isFindEnd) break;}if (isFindEnd) break;//整个地图都遍历完毕，也没有找到终点if (nextBuff.size() == 0) break;currentBuff = nextBuff;//当前层变化}if (isFindEnd){printf("找到终点啦!\n");printf("path:");while (pChild){printf("(%d,%d) ", pChild->pos.row, pChild->pos.col);pChild = pChild->pParent;}printf("\n");}while (1);return 0;
}//能走返回true 否则返回false
bool canWalk(pathNode pathMap[ROWS][COLS], MyPoint pos){//不在地图范围内if (pos.row < 0 || pos.col >=COLS || pos.row >= ROWS || pos.col < 0) return false;//走过if (pathMap[pos.row][pos.col].isFind) return false;//是障碍if (pathMap[pos.row][pos.col].val) return false;return true;
}

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