c++ - DFS图记录路径(Pathfinding)

Question

我已经实现了一个简单的 DFS(非递归)来“测试”StartNode 和 EndNode 之间是否存在路径。它按预期工作(处理双向/方向图)- 但我就是想不通如何存储路径以供以后使用。

目前我正在调试打印访问过的节点，但这不是应该存储的内容。

有人能帮我解决一下问题吗？我到底应该存储什么以及在什么时候将节点列表从 NodeStart 返回到 NodeEnd？

这是示例图:

这里是DFS遍历函数:

bool DFS(CNavigationGraph *pNavGraph, CNavigationGraphNode* pFromNode, CNavigationGraphNode* pToNode)
{
    assert(pNavGraph);
    assert(pFromNode);
    assert(pToNode);

    std::vector<CNavigationGraphNode*> vpVisitedNodes;
    std::vector<CNavigationGraphNode*> stack;

    stack.push_back(pFromNode);

    while(!stack.empty())
    {
        CNavigationGraphNode     *pTop = stack.back();
        stack.pop_back();

        // Ok We've reached pToNode - means, path pFromNode to pToNode available
        if(pTop == pToNode)
        {
            for(int a = 0; a < vpVisitedNodes.size(); a++)
            {
                CLogger::Instance()->Write(XLOGEVENT_LOCATION, "{VISITED} %s",vpVisitedNodes[a]->GetNodeName().data());
            }
            return true;
        }

        // Add to visited list
        vpVisitedNodes.push_back(pTop);

        // Look for adjacent Nodes for pTop
        std::vector<CNavigationGraphNode*> vpAdjacentNodes;
        pNavGraph->GetAdjacentNodes(pTop->GetNodeName(), vpAdjacentNodes);
        for(int x = 0; x < vpAdjacentNodes.size(); x++)
        {
            // Add to stack if not visited
            if(IsVisited(vpVisitedNodes, vpAdjacentNodes[x]) == false)
                stack.push_back(vpAdjacentNodes[x]);
        }
    }

    // Path not found
    return false;
}

这是调试输出:

找到节点1和节点3之间的路径

<main> [] DFS TRAVERSE TEST (DIRECTIONAL)
<DFS> [] {VISITED} Node1
<DFS> [] {VISITED} Node4
<DFS> [] {VISITED} Node5
<main> [] Path from Node1 to Node3 - YES

找到 Node3 和 Node1 之间的路径

<main> [] DFS TRAVERSE TEST (DIRECTIONAL)
<main> [] Path from Node3 to Node1 - NO

Answer 1

如果我正确理解你的算法(并且它是 DFS)，
从起点开始，您正朝着第一个未访问节点的方向迈出一步。如果没有从该节点到您的目标的路由，您将退后一步并尝试转到下一个未访问的节点，同时仔细管理访问了哪些节点。

您需要添加的只是一个堆栈，您始终将要迈向的节点推送到该堆栈， 如果您不得不退后一步，则将其从堆栈中弹出。 此堆栈将存储您从 start_node 到目标的路线。它还可以帮助您确定从哪里退一步。

这是你的代码，最后它比我想象的要长一点，但它是:

// I call fromNode: start_node, toNode: target_node.

std::stack<CNavigationGraphNode*> DFS(CNavigationGraph *pNavGraph, CNavigationGraphNode* start_node, CNavigationGraphNode* target_node)
{
    using namespace std;

    stack<CNavigationGraphNode*> route; // route to target
    unordered_set<CNavigationGraphNode*> visited_nodes;  // hash set on who is visited
    vector<CNavigationGraphNode*> adjacent_nodes;

    CNavigationGraphNode* current_node = start_node;
    while(current_node!=target_node)
    {
      pNavGraph->GetAdjacentNodes(current_node->GetNodeName(), adjacent_nodes); 

      // "for each"; you can use any form of looping through the neighbors of current_node.
      bool found_non_visited = false;
      for(auto node : adjacent_nodes) 
      {
        if(visited_nodes.find(node) == visited_nodes.end())
        {
          route.push(current_node);
          visited_nodes.insert(node);
          current_node = node;
          found_non_visited = true;
          break;
        }
      }
      if(found_non_visited) 
        continue;

      if(route.empty())
        return route; // empty route means no route found
      current_node = route.pop();
    }
    route.push(target);
    return route;
}

现在您可以pop_back您的方式从开始到目标或pop您的方式从目标到开始。如果路由为空，则对应于从原始函数返回 false。

Reference on unordered_set和 stack , 都在 STL 中。它是用桶 has 实现的，因此比通常用红黑树实现的 set 或 map 快得多。

备注:std::unordered_set 是 C++11 扩展，如果您使用 C++03，请随意将其替换为较慢的 std::set .