华容道游戏实质上是一个树的搜索问题，对学习理解《数据结构》有很大帮助，本文用Python实现三国华容道程序，介绍其数据结构设计、算法设计，分别用实现深度和广度优先搜索进行华容道问题的求解。
一、华容道游戏的搜索树结构
二、数据结构设计
1 棋盘
采用5*4的二维数组，为方便判断棋子移出界，沿棋盘四边建墙，扩充至7*6的二维数组，设墙所占数组元素为1。
Python代码如下
board= [[1,1,1,1,1,1],
[1,0,0,0,0,1],
[1,0,0,0,0,1],
[1,0,0,0,0,1],
[1,0,0,0,0,1],
[1,0,0,0,0,1],
[1,1,1,1,1,1]]
2 棋子
棋子有四种：
| 大小 | 编号 | |
| 大正方形 | 2*2 | 4 |
| 小正方形 | 1*1 | 5 |
| 横长方形 | 1*2 | 2 |
| 竖长方形 | 2*1 | 3 |
将某局华容道的初始状态的棋子编号放入棋盘，形成棋子站位的位示图：
位示图的作用：
1）判断棋子的移动及方向；
2）每个棋局的位示图都将被记录下来，防止在生成搜索树时出现重复棋局
class chess_piece: #棋子
def __init__(self, name,chess_type,chess_position):
self.name=name #棋子的名称，曹操，马超等
self.chess_type=chess_type # 小正方形5 打正方形4 横长方形2 竖长方形3
self.chess_position=chess_position #棋子在棋盘的位置，以左上角位置代表整个棋子位置
self.direction=[0,0,0,0] #记录棋子可能的移动方向
self.moveable=False #记录棋子是否可能移动
#实例化棋子对象，马超的位置见上图
马超=chess_piece("马超",3,[0,0])
3 棋局
棋局数据结构为列表，容纳全部棋子实例，前面的棋局例子的代码如下：
chess_game=[]
马超=chess_piece("马超",3,[0,0])
曹操=chess_piece("曹操",4,[0,1])
黄忠=chess_piece("黄忠",2,[0,3])
关羽=chess_piece("关羽",2,[2,0])
卒1=chess_piece("卒1",5,[2,2])
张飞=chess_piece("张飞",3,[2,3])
赵云=chess_piece("赵云",3,[3,0])
卒2=chess_piece("卒2",5,[3,1])
卒3=chess_piece("卒3",5,[3,2])
卒4=chess_piece("卒4",5,[4,3])
chess_game.append(曹操)
chess_game.append(马超)
chess_game.append(黄忠)
chess_game.append(张飞)
chess_game.append(赵云)
chess_game.append(关羽)
chess_game.append(卒1)
chess_game.append(卒2)
chess_game.append(卒3)
chess_game.append(卒4)
4 搜索树的节点
搜索树的每一个节点应该包含一下的信息：
1）当前棋盘位示图；
2）当前棋局；
3）该棋局全部可能的移动；
4）该棋局已试探过的移动；
设计如下：
class node:
def __init__(self):
self.board=[[1,1,1,1,1,1],
[1,0,0,0,0,1],
[1,0,0,0,0,1],
[1,0,0,0,0,1],
[1,0,0,0,0,1],
[1,0,0,0,0,1],
[1,1,1,1,1,1]]
self.chess_game=[] #棋局
self.移动队列=[] #存储该棋局所有的可能移动
self.当前移动=0
其中，移动队列是一个列表，其列表元素也是一个列表，形如：[0,"马超"], [1,"卒1"]...表示在该棋局中，马超可以向上移动一步，卒1可以向右移动一步。
移动队列起一个多叉树孩子指针作用，其每一个可能移动都可以发展成为子树。
当前移动是一个整数，充当移动队列指针，设当前移动为i，则表示队列中的前i-1个移动已尝试过了，这就意味着该节点的前i-1个子树都不能成功让曹操脱困，而i+1以后的移动还没有开始试探，所以，程序不必真正在内存生成一个多叉树结构，多叉树的每一层，只需要保留一个节点，可以简化成一个堆栈即可存储多叉树。如下图所示：
待续......
