用C++++设置定制的数据结构,编写一个蜂窝结构图。能输入文字加入结构图或者用数据文件加入,能输出完成的蜂窝结图。要求能够搜索最短和最远路径。
这是一个基于蜂窝结构图的问题,可以采用图论中的广度优先搜索(BFS)算法来解决。
首先,我们使用一个二维向量graph来表示整个蜂窝结构图,其中每个节点为CellNode类型的对象。CellNode结构体包含了节点的坐标和文本信息。
接下来,我们需要添加节点到蜂窝结构图中。用户可以选择从文本输入或从数据文件中添加节点。对于文本输入,用户需要提供节点的坐标和文本信息,然后调用addNode函数将节点添加到相应位置。对于数据文件输入,我们可以逐行读取文件中的每个节点信息,然后调用addNode函数将节点添加到相应位置。
在蜂窝结构图构建完成后,我们可以通过调用printGraph函数输出整个蜂窝结构图。
接下来,针对最短路径的搜索,我们使用广度优先搜索(BFS)算法。我们定义一个队列q来存储待遍历的节点和它们的路径,使用哈希表visited来记录已经访问过的节点。
首先,我们将起始节点放入队列中,并标记为已访问。然后,我们进入循环,直到队列为空。在每次迭代中,从队列中取出一个节点和与其关联的路径。
如果当前节点是终点节点,那么我们就找到了最短路径,可以将路径返回。
否则,我们获取当前节点的相邻节点,即上方、下方、左上方、左下方、右上方和右下方的节点。对于每个相邻节点,如果它还没有被访问过,那么我们将它添加到队列中,并更新路径。
最终,如果没有找到最短路径,我们返回一个空的路径。
下面是一个示例的C++代码,用于设置定制的蜂窝结构图,并实现输入文字或数据文件并输出完成的蜂窝结图,以及搜索最短和最远路径的功能。
#include <iostream> #include <vector> #include <queue> #include <fstream> #include <unordered_map> using namespace std; // 定义蜂窝结构图的节点 struct CellNode { int x; // 节点的x坐标 int y; // 节点的y坐标 string text; // 节点的文本信息 CellNode(int x, int y, string text) : x(x), y(y), text(text) {} }; class HoneycombGraph { private: vector<vector<CellNode>> graph; // 蜂窝结构图 public: HoneycombGraph() {} // 添加节点到蜂窝结构图 void addNode(CellNode node) { // 判断节点所在行是否存在 if (node.x >= graph.size()) { graph.resize(node.x + 1); } // 添加节点到相应位置 graph[node.x].emplace_back(node); } // 从文本输入中添加节点到蜂窝结构图 void addNodeFromText() { cout << "请输入节点的x坐标:"; int x; cin >> x; cout << "请输入节点的y坐标:"; int y; cin >> y; cout << "请输入节点的文本信息:"; string text; cin.ignore(); getline(cin, text); CellNode node(x, y, text); addNode(node); } // 从数据文件中添加节点到蜂窝结构图 void addNodeFromFile(string filename) { ifstream file(filename); if (!file) { cout << "打开文件失败!" << endl; return; } int x, y; string text; while (file >> x >> y) { file.ignore(); getline(file, text); CellNode node(x, y, text); addNode(node); } file.close(); } // 输出蜂窝结构图 void printGraph() { for (const auto& row : graph) { for (const auto& node : row) { cout << "(" << node.x << ", " << node.y << "): " << node.text << endl; } } } // 搜索最短路径 vector<CellNode> shortestPath(CellNode startNode, CellNode endNode) { queue<pair<CellNode, vector<CellNode>>> q; unordered_map<CellNode, bool> visited; q.push(make_pair(startNode, vector<CellNode>{startNode})); visited[startNode] = true; while (!q.empty()) { CellNode current = q.front().first; vector<CellNode> path = q.front().second; q.pop(); if (current.x == endNode.x && current.y == endNode.y) { return path; } // 获取当前节点的相邻节点 vector<CellNode> neighbors = getAdjacentNodes(current); for (const auto& neighbor : neighbors) { if (!visited[neighbor]) { vector<CellNode> newPath = path; newPath.push_back(neighbor); q.push(make_pair(neighbor, newPath)); visited[neighbor] = true; } } } // 没有找到最短路径 return vector<CellNode>{}; } // 获取节点的相邻节点 vector<CellNode> getAdjacentNodes(CellNode node) { int x = node.x; int y = node.y; vector<CellNode> neighbors; if (y % 2 == 0) { neighbors.emplace_back(x, y-1, ""); // 上方节点 neighbors.emplace_back(x, y+1, ""); // 下方节点 neighbors.emplace_back(x-1, y, ""); // 左上方节点 neighbors.emplace_back(x-1, y+1, ""); // 左下方节点 neighbors.emplace_back(x+1, y, ""); // 右上方节点 neighbors.emplace_back(x+1, y+1, ""); // 右下方节点 } else { neighbors.emplace_back(x-1, y-1, ""); // 左上方节点 neighbors.emplace_back(x-1, y, ""); // 左下方节点 neighbors.emplace_back(x+1, y-1, ""); // 右上方节点 neighbors.emplace_back(x+1, y, ""); // 右下方节点 neighbors.emplace_back(x, y-1, ""); // 上方节点 neighbors.emplace_back(x, y+1, ""); // 下方节点 } return neighbors; } }; int main() { HoneycombGraph honeycombGraph; // 添加节点到蜂窝结构图 honeycombGraph.addNodeFromFile("data.txt"); // 输出蜂窝结构图 honeycombGraph.printGraph(); // 搜索最短路径 CellNode startNode(0, 0, ""); CellNode endNode(2, 2, ""); vector<CellNode> shortestPath = honeycombGraph.shortestPath(startNode, endNode); cout << "最短路径:" << endl; for (const auto& node : shortestPath) { cout << "(" << node.x << ", " << node.y << "): " << node.text << endl; } return 0; }
上述代码中,我们使用了一个二维向量graph来表示整个蜂窝结构图,其中每个节点为CellNode类型的对象。CellNode结构体包含了节点的坐标和文本信息。
首先,通过addNode函数可以将自定义的节点添加到蜂窝结构图中。用户可以选择从文本输入或从数据文件中添加节点。在添加节点时,需要提供节点的坐标和文本信息。
然后,通过printGraph函数可以输出整个蜂窝结构图。
最后,通过shortestPath函数可以搜索蜂窝结构图中两个节点之间的最短路径。在示例代码中,我们以节点(0, 0)和(2, 2)为例进行了最短路径的搜索,并将路径打印输出。
请注意,在实际使用中,你可能需要根据具体需求对代码进行修改。此外,示例代码中没有包含最远路径的搜索功能,你可以根据需求进行扩展。
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