C++中棧的應用

本篇內容主要講解“C++中棧的應用”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“C++中棧的應用”吧!

1、棧的應用1 解決迷宮問題

問題：一個n*n的0、1矩陣，0 表示可以走通，1表示不可以走 ，假定矩陣的下邊是出口，給定矩陣的入口坐標，求出走出迷宮的路徑

這里用 棧 主要是解決 如圖所示 走不出去 會退時上一步（出棧） 位置的記錄 

以及 記錄已經走過的路徑（壓棧）

擴展 ：(1) 非遞歸法實現

（遞歸法 與 非遞歸 的 一點不同

遞歸法不會出現 嘗試下一步失敗后 退到上一步 再次嘗試下一步時 不會出現 重復 嘗試上一次走錯的那個“下一步” 而 下面使用 棧的方式的 退棧時 下一步嘗試還會判斷 已走過不成功的情況【重復判斷一次】）

            (2) 多個出口 最短路問題    【在下面實現】

//-----------------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

// 棧應用：迷宮(n*n)問題 

#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') //通路為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) //判斷路通不通 

{

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 用于壓路徑的 棧

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

{

Pos cur = entry;

path.push(cur);

while (!path.empty()) // 無路走時棧空

{

a[cur._row * n + cur._col] = 2;// 走過的路標記 2

// 定義數組 最下邊為 出口

if (cur._row == n - 1) // 判斷是否到出口

{

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;// 標出錯誤路線

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

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 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 0 1 1

1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

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

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

2、棧的應用2 逆波蘭式計算

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include<iostream>

#include<assert.h>

#include<stack>

using namespace std;

// 棧的應用 2 算數表達式求解

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 壓棧 與表達式 順序不同

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;

}

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

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

//----------------迷宮 遞歸法（不用棧）---------

// 遞歸法  不需要棧

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

{

// 定義數組 最下邊為 出口

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

{

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【點】可走 下一步還不知道

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 把當前點從2變到五 表示這個點走不出去

return false;

}

else

{

return true;

}

}

else //cur 不能走

{

return false;

}

}

2 表示成功路線

5 表示 嘗試失敗的路線

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

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

//--------------------迷宮 （最短路） ---------------

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

#pragma once

#define N 10

#define DEBUGE 0 // 1 調試 0 不調試

#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

// 棧應用2：迷宮(n*n)問題 

#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') //通路為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) //判斷路通不通 

{

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 用于壓路徑的 棧

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

{

Pos cur = entry;

path.push(cur);

while (!path.empty()) // 無路走時棧空

{

a[cur._row * n + cur._col] = 2;// 走過的路標記 2

// 定義數組 最下邊為 出口

if (cur._row == n - 1) // 判斷是否到出口

{

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;// 標出錯誤路線

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;

do

{

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);// 將已經走過的路 2 標記為 0

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

//--------------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; //打開這個最短路出口

}

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

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 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 0 1 1

1 1 0 1 1 1 1 0 1 1

運行圖：

到此，相信大家對“C++中棧的應用”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！