C++11的Lambda使用一例：华容道求解(C++11 Lambda表达式应用实例：华容道问题求解)

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ithorizon 4周前 (10-21) 阅读数 49 #后端开发

华容道求解：C++11 Lambda表达式应用实例

一、引言

华容道是一种古老的中国智力游戏，目标是通过移动各个棋子，使曹操可以从初始位置移动到出口。这个游戏不仅考验玩家的逻辑思维，也是计算机科学中一个有趣的问题。本文将介绍怎样使用C++11的Lambda表达式来求解华容道问题。

二、Lambda表达式简介

Lambda表达式是C++11中引入的一种新的语法特性，它允许我们在需要函数对象的地方飞速定义匿名函数。Lambda表达式特别适合用于易懂的回调函数、事件处理或者作为算法的参数。Lambda表达式的基本形式如下：


        [捕获列表](参数列表) mutable -> 返回类型 {
            // 函数体
        }

捕获列表指定了Lambda表达式可以访问的外部变量，参数列表定义了Lambda表达式接收的参数，返回类型指定了Lambda表达式的返回值类型。

三、华容道问题分析

华容道问题可以抽象为一个滑动拼图问题，其中棋盘是一个二维数组，每个棋子占据一个单元格。棋子的移动受到其他棋子的束缚，只能滑动到相邻的空位。我们的目标是找到一条路径，使曹操可以从初始位置移动到出口位置。

四、使用Lambda表达式求解华容道问题

下面是一个易懂的C++11程序，使用Lambda表达式来求解华容道问题。我们将使用回溯法来遍历所有也许的移动，直到找到解决方案。

4.1 定义棋盘和棋子


        const int N = 5;
        char board[N][N] = {
            {'C', ' ', ' ', ' ', ' '},
            {' ', ' ', ' ', ' ', ' '},
            {' ', ' ', ' ', ' ', ' '},
            {' ', ' ', ' ', ' ', ' '},
            {' ', ' ', ' ', ' ', ' '}
        };

4.2 定义Lambda表达式用于判断移动是否合法


        auto isValidMove = [](int x, int y, int dx, int dy) {
            return (x + dx >= 0 && x + dx < N && y + dy >= 0 && y + dy < N && board[x + dx][y + dy] == ' ');
        };

4.3 定义Lambda表达式用于移动棋子


        auto movePiece = [](int x, int y, int dx, int dy) {
            board[x][y] = ' ';
            board[x + dx][y + dy] = 'C';
        };

4.4 定义回溯法求解的Lambda表达式


        auto solveHuarongdao = [board](int x, int y, int targetX, int targetY) {
            if (x == targetX && y == targetY) {
                return true;
            }
            for (int dx = -1; dx <= 1; dx++) {
                for (int dy = -1; dy <= 1; dy++) {
                    if (dx == 0 && dy == 0) continue;
                    if (isValidMove(x, y, dx, dy)) {
                        movePiece(x, y, dx, dy);
                        if (solveHuarongdao(x + dx, y + dy, targetX, targetY)) {
                            return true;
                        }
                        movePiece(x + dx, y + dy, -dx, -dy); // 回溯
                    }
                }
            }
            return false;
        };

4.5 调用Lambda表达式求解


        int startX = 0, startY = 0; // 曹操的初始位置
        int endX = 4, endY = 0;   // 出口位置
        bool solved = solveHuarongdao(startX, startY, endX, endY);
        if (solved) {
            std::cout << "Solution found!" << std::endl;
        } else {
            std::cout << "No solution found." << std::endl;
        }