//要求輸出迷宮的所有路徑，並求出最短路徑長度及最短路徑。
//入口座標設為(1,1),出口座標設為(4,4）

#include<stdio.h>

#define M 4    //行數
#define N 4     //列數
#define MaxSize    100     //棧最多元素個數

int mg[M+2][N+2]= //一個迷宮，其四周要加上均為1的外框，0表示可走節點，1表示障礙物
{      
    {1,1,1,1,1,1},
    {1,0,0,0,1,1},
    {1,0,1,0,0,1},
    {1,0,0,0,1,1},
    {1,1,0,0,0,1},
    {1,1,1,1,1,1}
};

struct migong
{
    int i;      //路徑橫座標
    int j;      //路徑縱座標
    int di;     //方向值初始為-1，0,1,2,3分別表示四個要查詢的方向
}Stack[MaxSize],Path[MaxSize];      //定義棧和存放最短路徑的陣列

int top= -1;     //棧頂指標，初始值為-1
int count= 1;    //路徑數計數
int minlen=MaxSize;     //最短路徑長度

void mgpath() //路徑為:(1,1)->(M,N)
{      
    int i,j,di,nextfound,k;
	
	//初始結點進棧
    top++;
	Stack[top].i=1;
	Stack[top].j=1;
	Stack[top].di=-1;  //該點的初始方向值-1，表示還沒查詢過從此出發的其他4個方向
    mg[1][1]=-1;     //-1表示該節點位置進棧過(最好用其他陣列來標示)
	
    while(top> -1) //棧不空時迴圈
	{     
		//1 -----獲取棧頂
        i=Stack[top].i;
		j=Stack[top].j;
		di=Stack[top].di;  //棧頂元素的查詢方向
		
		//2 -----如果找到了出口（M,N），則輸出查詢路徑，並退棧，用新的棧頂方向值取代當前的查詢方向
        if(i==M && j==N) 
		{       
            printf("M:  ",count++);
            for(k=0;k<=top;k++) //輸出路徑
			{
                printf("(%d,%d)  ",Stack[k],i,Stack[k].j);
                if((k+1)%5==0)      //輸出時每5個結點換一行
                    printf("\n\t");
            }
            printf("\n");
            if(top+1<minlen) //比較輸出最短路徑
			{       
                for(k=0;k<=top;k++)  
				{
                    Path[k]=Stack[k]; //儲存最短路徑
				}
                minlen=top+1;
            }
			
            mg[Stack[top].i][Stack[top].j]=0;   //0表示讓該位置變為其他路徑的可走結點
			
			//讓元素出棧
            top--;
            //i=Stack[top].i;
			//j=Stack[top].j;
			di=Stack[top].di;  //記錄下一次的查詢方向為新棧頂的的查詢方向
        }
		
		//3 -------在當前棧頂的基礎上找到下一個可走節點，如果當前棧頂的4個方向都走完了，則退棧找新的棧頂
        nextfound=0;
        while(di<4 && nextfound==0) //找下一個可走結點
		{     
            di++; //下一個查詢方向
            switch(di) //計算下一個查詢方向的座標
			{
                case 0:	i=Stack[top].i-1;	j=Stack[top].j;		break;   //上面
                case 1:	i=Stack[top].i;		j=Stack[top].j+1;	break;   //右邊
                case 2:	i=Stack[top].i+1;	j=Stack[top].j;		break;   //下面
                case 3:	i=Stack[top].i;		j=Stack[top].j-1;	break;   //左邊
            }
            if(mg[i][j]==0)  //如果下一個可走節點沒有進棧過，標記find為1表示找到了下一個可走節點
			{
                nextfound=1;
			}
        }

        if(nextfound == 1) //從當前棧頂上找到了下一個可走結點
		{      
            Stack[top].di=di;   //更新棧頂元素的di值為最新的查詢方向
			
			//下一個可走結點進棧
            top++;
            Stack[top].i=i;
            Stack[top].j=j;
            Stack[top].di=-1;
			
            mg[i][j]=-1;
        }
		else  //如果當前棧頂的4個方向都已經查詢完
		{
            mg[Stack[top].i][Stack[top].j]=0;   //0表示讓該位置變為其他路徑的可走結點
            top--;  //當前棧頂已經查詢完，讓它出棧
        }
    }

    printf("最短路徑如下:\n");
    printf("長度:  %d\n",minlen);
    printf("路徑:  ");
    for(k=0;k<minlen;k++)
	{
        printf("(%d,%d)  ",Path[k].i,Path[k].j);
        if((k+1)%5==0)      //輸出時每5個結點換一行
            printf("\n\t");
    }
    printf("\n");
}

int main()
{
    printf("迷宮所有路徑如下:\n");
    mgpath();
    return 0;
}