c++ - 迷宫求解器的复杂性

Question

我有几个关于迷宫求解器算法的问题:C

1. 递归(回溯)迷宫求解器的时间复杂度是多少？(作为矩阵中路径的数量？ - 我无法计算这个数字..)
2. 基于 BFS 的迷宫求解器的时间复杂度是多少？(O(n^2)？)n 是方形迷宫矩阵的维度？
3. 计算迷宫中从源到目的地的所有可能路径数量的最佳算法是什么？
4. 您能否提出是否以及如何使用并行计算(opecl/cuda)实现它的想法

这是我的迷宫解算器的类，它有暴力(递归)和基于 bfs 的版本。我实现了它，问题基于这个迷宫解算器实现

<p></p>

//MazeSolver.h
//#define N 5

    typedef enum {BLACK,WHITE,GRAY,VISITED} color;
    class MazeSolver
    {
    public:
        MazeSolver(){}
        struct Cell
        {
            unsigned int _x;
            unsigned int _y;
            Cell* _p;
            Cell(unsigned int x = 0,unsigned int y = 0, Cell* p = NULL) : _x(x),_y(y),_p(p) {}
            bool operator == (const Cell& c)
            {
                return _x == c._x && _y == c._y;
            }
        };
         bool solveMazeBrute(color maze[][N],unsigned int n,int xS,int yS,int xD,int yD,std::list<Cell>& path);
         bool solveMazeBFS(color maze[][N],unsigned int n,int xS,int yS,int xD,int yD,std::list<Cell>& path);
    private:
        std::queue<Cell* > _bfs;
        std::vector<Cell* > _cells;

        Cell* addCellBFS(color maze[][N],unsigned int n,int x,int y,Cell* p = NULL);
    };

    //MazeSolver.cpp
    MazeSolver::Cell*  MazeSolver::addCellBFS(color maze[][N],unsigned int n,int x,int y,Cell* p)
    {
        if (x >= 0 && x < n && y >= 0 && y < n && maze[x][y] == WHITE)
        {
            Cell* c = new Cell(x,y,p);
            maze [x][y] = VISITED;

            _bfs.push(c);
            _cells.push_back(c);
            return c;
        }
        return NULL;
    }

    bool MazeSolver::solveMazeBrute(color maze[][N],unsigned int n,int xS,int yS,int xD,int yD,std::list<MazeSolver::Cell>& path)
    {
        bool solved = false;
        if (xS < 0 || xS >= n || yS < 0 || yS >= n || maze[xS][yS] == VISITED || maze[xS][yS] == BLACK)
        {
            return false;
        }

        Cell s(xS,yS);
        Cell d(xD,yD);

        if (s == d)
        {
            path.push_front(s);
            return true;
        }
        maze[xS][yS] = VISITED;
        if (solveMazeBrute(maze,n,xS + 1,yS,xD,yD,path) || 
            solveMazeBrute(maze,n,xS - 1,yS,xD,yD,path) ||
            solveMazeBrute(maze,n,xS,yS  + 1,xD,yD,path) ||
            solveMazeBrute(maze,n,xS,yS - 1,xD,yD,path))
        {
            path.push_front(s);
            solved = true;
        }
        maze[xS][yS] = WHITE;
        return solved;
    }

    bool MazeSolver::solveMazeBFS(color maze[][N],unsigned int n,int xS,int yS,int xD,int yD,std::list<Cell>& path)
    {
        Cell d(xD,yD); 
        addCellBFS(maze,n,xS,yS);
        while(!_bfs.empty())
        {
            Cell* cur = _bfs.front();
            if (*cur == d)
            {
                while (cur != NULL)
                {
                    path.push_front(*cur);
                    cur = cur->_p;
                }
                return true;
            }
            _bfs.pop();
            addCellBFS(maze,n,cur->_x - 1,cur->_y,cur);
            addCellBFS(maze,n,cur->_x + 1,cur->_y,cur);
            addCellBFS(maze,n,cur->_x,cur->_y - 1,cur);
            addCellBFS(maze,n,cur->_x,cur->_y + 1,cur);
        }
        for(std::vector<Cell*>::iterator itC= _cells.begin();itC != _cells.end();++itC)
        {
              maze[(*itC)->_x][(*itC)->_y] = WHITE;
            delete *itC;
        }
        return false;
    }

Answer 1

也许我们可以在 O(n) 时间内找到目标。

让我们想象一下 5X5 矩阵。 在每次迭代中，我们将向前迈出一步，我们将检查单元格是否有效并且不是迷宫的终点，并将其标记为“已访问”。

因此，我们将从第一个单元格 (0,0) 开始。在下一次迭代中，我们将检查下一层，均值 (0,1),(1,0)，在下一次迭代中，我们将继续检查下一层 (0,2),(1,1),(2, 0)。等等。

所以，我们只会检查每个单元格一次!我们会在 n 复杂度中找到终点(目标)。

我错了吗？