[发明专利]蜂巢迷宫最短路径计算方法及蜂巢迷宫实训系统

说明书

本发明公开了一种蜂巢迷宫最短路径计算方法及蜂巢迷宫实训系统，将蜂巢形迷宫的每个节点作为一个单元结构体，将每个节点相邻的所有节点进行编号，将相邻节点的指针存入该节点的单元结构体中；读取节点和边的数据并以邻接矩阵形式存储，并统计出节点个数和边的条数；在邻接矩阵运算过程中，每个结点遍历完邻结点后其余连接点均设为极大值；获取起始节点、终点节点及各中间节点的节点信息；通过迪杰斯特拉算法计算经过这些中间节点的起始点至终点的最短距离。本发明解决了在低配置单片机中无法实现蜂巢迷宫最短路径算法的问题，在低成本的硬件环境下采用高效的算法，可用于各种教育实训产品中，显著降低了产品成本。

技术领域

本发明涉及教育实训技术领域，特别涉及一种蜂巢迷宫最短路径计算方法及蜂巢迷宫实训系统。

背景技术

编程教育是通过编程游戏启蒙、可视化图形编程等课程，培养学生的计算思维和创新解难能力的课程。最短路径计算是让学生在已有地图上寻找两点间的最短路径，是一种启发学生逻辑思维能力的经典课程。最短路径算法不仅在解决路径搜索相关的应用中十分普遍，包括网络路由算法、机器人探路、人工智能、游戏设计等，而且在交通路线导航、路径分析领域应用更加广泛。常用的最短路径搜索算法有Dijkstra(迪杰斯特拉算法)，A-Star算法，但是目前主流的单片机的RAM都在64K以下，想要运行以上这些最短路径算法均有一定难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何提供一种可应用在低硬件配置环境下的蜂巢迷宫最短路径计算方法及蜂巢迷宫实训系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一方面，本发明提出了一种蜂巢迷宫最短路径计算方法，包括步骤：

将蜂巢形迷宫的每个节点作为一个单元结构体，单元结构体的属性包括单元坐标、邻结点的指针、单位结点权值、邻结点的数量；将每个节点相邻的所有节点进行编号，将相邻节点的指针存入该节点的单元结构体中；

读取节点和边的数据并以邻接矩阵形式存储，并统计出节点个数和边的条数；邻接矩阵中的元素为n和max两种，n表示直接有边相连的权值，max表示无边直接相连；

在邻接矩阵的运算过程中，每个结点遍历完邻结点后其余连接点均设为max；

获取起始节点、终点节点及各中间节点的节点信息，通过迪杰斯特拉算法计算经过各中间节点的起始点至终点的最短距离。

优选地，还包括步骤：从网络图中删去目标路径不经过的节点。

优选地，从网络图中删去目标路径不经过的节点的步骤为：从起点出发，深度遍历网络图，将没有遍历到的节点从原网络图中删除，生成新的网络图用以替换原网络图。

优选地，在将每个邻节点的指针存入单元数据组中之前，还包括：

当一节点的单元坐标位置处在网络图的区域范围外，则删除该节点。

另一方面，本发明还提出一种蜂巢迷宫实训系统，包括：

多个正六边形的蜂巢单元，所述蜂巢单元设有一用于设置起点和终点的按钮，以及六条分别与六条边连通的用于感应相邻结点是否连接的电桥，六条电桥之间相互连通；

主控设备，所述主控设备与各所述蜂巢单元通信连接，所述主控设备可执行如上所述的蜂巢迷宫最短路径计算方法。

优选地，每个所述蜂巢单元上都设有受所述主控设备控制的信号灯。

优选地，所述主控设备包括STM32系列的控制芯片。