数据结构 第10讲 好玩贪吃蛇——数字矩阵
上题目:
这是螺旋状的分布啊,有点像棒棒糖上面的圆圈圈。那么怎么解呢? 一种思路:先填外围一圈,然后把内部看作一个子问题,继续填充。 即前面的4*n-4个元素顺时针填充外围, 剩下的问题变成用后面的元素填充一个规模为n-2的子问题。 再用剩余元素的前面4*(n-2)-4个元素顺时针填充规模为n-2的子问题外围, 剩下的问题变成用后面的元素填充一个规模为n-4的更小的子问题 …… 依次类推。 当n=1时填唯一的一个数即可。 换一种思路:把放出一个好玩的贪吃蛇,按照右下左上的顺序吃蛋糕,一边吃蛋糕,一边拉数字,多吃一个蛋糕,拉出的数字多1,直到把所有的蛋糕吃完。
当贪吃蛇把小蛋糕吃完的时候,画风就变成了这样:
那么程序设计怎么做呢? 因为贪吃蛇出动按照右下左上四个方向,因此先定义一个方向偏移数组: 向右:行+0,列+1;偏移量:DIR[0].x=0; DIR[0].y=1; 向下:行+1,列+0;偏移量:DIR[1].x=1; DIR[1].y=0; 向左:行+0,列-1;偏移量:DIR[2].x=0; DIR[2].y=-1; 向上:行-1,列+0;偏移量:DIR[3].x=-1; DIR[3].y=0; 定义了偏移数组后,就可以从左上角开始,先向右走,只要有蛋糕或未到边界就继续前进,否则选择下一个方向,一直走下去,直到拉出的数字达到最大值n2,算法停止。 那么你怎么知道有没有蛋糕呢? 因为吃了蛋糕后,这个方格就变成了一个大于零的数字,因此我们可以设置为0时有蛋糕。
那么你怎么知道有没有到达边界呢? 四周封锁:
做了封锁之后,小贪吃蛇再也不用担心跑出边界了,它只需要按照右下左上的方向,只吃有蛋糕的格子(为0)就可以了。
源码:
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
typedef struct
{
int x;
int y;
} Position;//位置
int m[30][30];//地图
Position here,next;//当前位置,下一个位置
Position DIR[4]={0, 1, 1, 0, 0, -1, -1, 0};//右下左上方向数组
void Init(int n)
{
for(int i=1; i<=n; i++)
{
for(int j=1; j<=n; j++) //方格阵列初始化为0
m[i][j]=0;
}
for(int j=0; j<=n+1; j++) //方格阵列上下围墙
m[0][j]=m[n+1][j]=-1;
for(int i=0; i<=n+1; i++) //方格阵列左右围墙
m[i][0]=m[i][n+1]=-1;
}
void Print(int start,int endi)//start, endi为开始和结束下标
{
for (int i=start; i<=endi; i++)
{
cout<<m[i][start];
for (int j=start+1; j<=endi; j++)
{
cout<<"\t"<<m[i][j];
}
cout<<endl;
}
cout<<endl;
}
// n:原问题规模
// m:地图矩阵
void Solve(int n)
{
here.x=1;//左上角有蛋糕的位置
here.y=1;
int dirIndex=0;
int num=1;
m[1][1]=1;
while(num<n*n)
{
next.x=here.x+DIR[dirIndex].x;
next.y=here.y+DIR[dirIndex].y;
if(m[next.x][next.y]==0) //判断下一个位置是否有蛋糕
{
m[next.x][next.y]=++num; //吃了蛋糕,拉出的数字加1
here=next; //以next为当前位置,继续走
}
else
dirIndex=(dirIndex+1)%4;//换下一个方向,按右下左上顺序继续吃蛋糕
}
}
int main()
{
int n=0;
cout<<"请输入大于1小于等于20的整数n:"<<endl;
cin>>n;
while(n<1||n>20)
{
cout<<"请输入大于1小于等于20的整数n:"<<endl;
cin>>n;
}
Init(n);
Print(0,n+1);
Solve(n);
Print(1,n);
return 0;
}