Interface

uses

Windows, Messages, SysUtils,

Variants, Classes, Graphics,

Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, ComCtrls;

type

TForml = class(TForm)

procedure FormPaint(Sender: TObject);

private { Private declarations }

public { Public declarations }

end;

var

Form1: TForm1;

Implementation

{$R *.dfm}

var

p: integer =5; // порядок кривой

u: integer =7; // длина штриха

{Кривую Гильберта можно получить путем соединения элементов а,b,с и d. Каждый элемент строит соответствующая процедура.}

procedure a(i:integer; canvas: TCanvas); forward;

procedure b(i:integer; canvas: TCanvas); forward;

procedure с(i:integer; canvas: TCanvas); forward;

procedure d(i:integer; canvas: TCanvas); forward;

// Элементы кривой

procedure a(i: integer; canvas: TCanvas);

begin

if i > 0 then begin

d(i-l, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X+u,canvas.PenPos.Y);

a(i-l, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X,canvas.PenPos.Y+u);

a(i-l, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X-u,canvas.PenPos.Y);

с (i-1, canvas);

end;

end;

procedure b(i: integer; canvas: TCanvas);

begin

if i > 0 then begin

c(i-l, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X-u,canvas.PenPos.Y);

b(i-1, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X,canvas.PenPos.Y-u);

b(i-l, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X+u, canvas.PenPos.Y);

d(i-l, canvas);

end;

end;

procedure c(i: integer; canvas: TCanvas);

begin

if i > 0 then begin

b(i-1, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X,canvas.PenPos.Y-u);

с(i-1, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X-u,canvas.PenPos.Y);

c(i-1, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X,canvas.PenPos.Y+u);

a(i-1, canvas);

end;

end;

procedure d(i: integer; canvas: TCanvas);

begin

if i > 0 then begin

a(i-1, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X,canvas.PenPos.Y+u);

d(i-1, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X+u,canvas.PenPos. Y) ;

d(i-1, canvas);

canvas.LineTo(canvas.PenPos.X,canvas.PenPos.Y-u);

b(i-1, canvas);

end;

end;

procedure TForm1.FormPaint(Sender: TObject);

begin

Form1.Canvas.MoveTo(u, u) ;

a(5,Form1.Canvas); // вычертить кривую Гильберта

end;

end.

Следует обратить внимание на следующую особенность реализации программы. Процедура, которая вычерчивает элемент а, помимо самой себя (для вычерчивания элемента а кривой более низкого порядка) вызывает процедуры d и b, описание (текст) которых в тексте программы находится после процедуры а. Чтобы компилятор не вывел сообщение об ошибке, в текст программы помещено объявление процедуры с ключевым словом forward, означающим, что это только объявление, а описание (реализация) находится дальше. Таким образом, уже в процессе компиляции процедуры а, компилятор "знает", что имена ь и d означают процедуры.

Поиск пути

Механизм рекурсии весьма эффективен при программировании задач поиска. В качестве еще одного примера рассмотрим задачу поиска пути между двумя городами. Если несколько городов соединены дорогами, то очевидно, что попасть из одного города в другой можно различными маршрутами. Задача состоит в нахождении всех возможных маршрутов.

Карта дорог между городами может быть изображена в виде графа — набора вершин, означающих города, и ребер, обозначающих дороги (рис. 12.9).

Рис. 12.9. Представление карты дорог в виде графа

Процесс поиска может быть представлен как последовательность шагов. На каждом шаге с использованием некоторого критерия выбирается точка, в которую можно попасть из текущей. Если очередная выбранная точка совпала с заданной конечной точкой, то маршрут найден. Если не совпала, то делаем из этой точки еще шаг. Так как текущая точка может быть соединена с несколькими другими, то нужен какой-то формальный критерий выбора. В простейшем случае можно выбрать точку с наименьшим номером.

Пусть, например, надо найти все возможные пути из точки 1 в точку 5. Согласно принятому правилу, сначала выбираем точку 2. На следующем шаге выясняем, что точка 2 тупиковая, поэтому возвращаемся в точку 1 и делаем шаг в точку 3. Из точки 3 — в точку 4, из 4 — в 6 и из точки 6 — в точку 5. Один маршрут найден. После этого возвращаемся в точку 6 и проверяем, возможен ли шаг в точку, отличную от 5. Так как это возможно, то делаем шаг в точку 7, и затем — в 5. Найден еще один путь. Таким образом, процесс поиска состоит из шагов вперед и возвратов назад. Поиск завершается, если из узла начала движения уже некуда идти.

Алгоритм поиска имеет рекурсивный характер: чтобы сделать шаг, мы выбираем точку и опять делаем шаг, и так продолжаем до тех пор, пока не достигнем цели.

Таким образом, задача поиска маршрута может рассматриваться как задача выбора очередной точки (города) и поиска оставшейся части маршрута, т. е. имеет место рекурсия.

Граф можно представить двумерным массивом, который назовем тар (карта). Значение элемента массива map[i, j] — это расстояние между городами i и j, если города соединены дорогой, или ноль, если города не соединены прямой дорогой. Для приведенного графа массив тар можно изобразить в виде таблицы, представленной на рис. 12.10.

Рис. 12.10. Массив тар

Содержимое ячейки таблицы на пересечении строки i и столбца j соответcтвует значению map [ i, j ].

Помимо массива тар нам потребуются массив road (дорога) и массив incl(от include — включать). В road мы будем записывать номера пройденных городов. В момент достижения конечной точки он будет содержать номера всех пройденных точек, т. е. описание маршрута.

В incl [i] будем записывать true, если точка с номером i включена в маршрут. Делается это для того, чтобы не включать в маршрут уже пройденную точку (не ходить по кругу).

Так как мы используем рекурсивную процедуру, то надо обратить особое внимание на условие завершения рекурсивного процесса. Процедура должна прекратить вызывать сама себя, если текущая точка совпала с заданной конечной точкой.

На рис. 12.11 приведена блок-схема алгоритма процедуры выбора очередной точки формируемого маршрута, а диалоговое окно — на рис. 12.12.

Для ввода массива, представляющего описание карты, используется компонент stringGridl (значения его свойств приведены в таблице 12.1), для вывода результата (найденного маршрута) — поле метки Label 1. Начальная и конечная точки маршрута задаются вводом значений в поля редактирования Edit1 и Edit2. Процедура поиска запускается щелчком кнопки Поиск (Buttonl). Поля меток Label2, Label3 и Label4 используются для вывода поясняющего текста.

Рис. 12.11. Блок-схема процедуры выбора точки маршрута

Рис. 12.12. Окно программы Поиск маршрута

Таблица 12.1. Значения свойств компонента StringGrid1

	Свойство	Значение
	Name	StringGrid1
	ColCount	11
	RowCount	11
	FixedCols	1
	FixedRows	1
	Options . goEditing	TRUE
	DefaultColWidth	16
	DefaultRowHeight	14

Текст программы приведен в листинге 12.5.

Листинг 12.5. Поиск маршрута

unit road_;