使用 Python 检查从迷宫出来所需的罗盘使用次数的程序

介绍

本程序利用 Python 编写，旨在帮助用户计算从某个特定的迷宫出来所需的罗盘使用次数。在现实生活中，罗盘经常被用来为旅行家或航海家提供方向指引。类似地，本程序利用罗盘为用户提供迷宫内的方向指引。

实现方法

本程序可分为两个部分：迷宫的数据结构及主程序。其中主程序会在迷宫出口被找到，或是罗盘使用次数超过一定限度时结束。

迷宫的数据结构

我们需要定义迷宫的数据结构，包括迷宫的大小、起始和出口的坐标、以及哪些位置是障碍物。

# 定义迷宫大小
maze_size = (10, 10)

# 定义起点和终点
start = (0, 0)
end = (9, 9)

# 定义障碍物位置
obstacles = [(1, 2), (2, 5), (3, 7), (4, 4), (5, 6), (6, 0), (7, 3), (8, 8)]

主程序

主程序利用回溯法来搜索迷宫。每当回溯程序走到一个新位置时，它会判断下一个可选位置，以确保它是迷宫内部而且还没有走过（即还没有被添加到走过的位置队列中）。如果下一步可行，程序会调用罗盘指令，确定新方向并移动到下一个位置并继续搜索。

# 导入标准库
import random

# 定义迷宫及相关参数
maze_size = (10, 10)
start = (0, 0)
end = (9, 9)
obstacles = [(1, 2), (2, 5), (3, 7), (4, 4), (5, 6), (6, 0), (7, 3), (8, 8)]

# 初始化方向
directions = ['north', 'east', 'south', 'west']
cur_direction = random.choice(directions)

# 定义已访问过的位置
visited_positions = [start]

# 初始化罗盘使用次数
compass_reading_count = 0

def move(pos, direction):
    """移动到某一个位置上"""
    x, y = pos
    if direction == 'north':
        new_pos = (x, y - 1)
    elif direction == 'east':
        new_pos = (x + 1, y)
    elif direction == 'south':
        new_pos = (x, y + 1)
    elif direction == 'west':
        new_pos = (x - 1, y)
    return new_pos

def compass_reading(direction, compass_reading_count):
    """使用罗盘, 转向"""
    if compass_reading_count > 50: # 超过罗盘的使用次数上限
        print('Sorry, we need to use the compass more than 50 times, the solution cannot be found.')
        return False, compass_reading_count
    print('compass reading:', direction)
    compass_reading_count += 1
    new_directions = directions[directions.index(direction):] + directions[:directions.index(direction)]
    new_direction = new_directions[0]
    return new_direction, compass_reading_count

# 开始搜索
cur_pos = start

while cur_pos != end:
    # 获取当前位置所有可选方向
    next_positions = [move(cur_pos, x) for x in directions]
    next_positions = [x for x in next_positions if x[0] >= 0 and x[1] >= 0]
    next_positions = [x for x in next_positions if x[0] < maze_size[0] and x[1] < maze_size[1]]
    next_positions = [xfor x in next_positions if x not in obstacles]
    next_positions = [x for x in next_positions if x not in visited_positions]

    # 如果没有可选方向，返回上一个位置继续搜索
    if not next_positions:
        cur_pos = visited_positions.pop()
    else:
        # 随机选择可选方向
        cur_direction = random.choice(directions)
        # 使用罗盘选择方向
        cur_direction, compass_reading_count = compass_reading(cur_direction, compass_reading_count)
        if not cur_direction:
            break
        # 移动到下一个位置
        cur_pos = move(cur_pos, cur_direction)
        # 将该位置加入已访问列表中
        visited_positions.append(cur_pos)

# 输出结果
if cur_pos == end:
    print('Congratulations! You have found the exit with only', compass_reading_count, 'compass readings.')
else:
    print('Sorry, we could not find a solution to this maze.')