数据结构-迷宫-实验报告及代码

一．需求分析

本程序是利用非递归的方法求出一条走出迷宫的路径，并将路径输出。首先由用户输入一组二维数组来组成迷宫，确认后程序自动运行，当迷宫有完整路径可以通过时，以0和1所组成的迷宫形式输出，标记所走过的路径结束程序；当迷宫无路径时，提示输入错误结束程序。程序执行的命令：1创建迷宫；2求解迷宫；3输出迷宫求解；

二．算法设计

本程序中采用的数据模型，用到的抽象数据类型的定义，程序的主要算法流程及各模块之间的层次调用关系

程序基本结构：

设定栈的抽象数据类型定义：

ADT Stack {

数据对象：D={i a |i a ∈CharSet ，i=1,2,3,…..,n,n>=0;}

数据关系：R={<1-i a ，i a >|1-i a ，i a ∈D,i=2,…,n}

设置迷宫的抽象类型

ADT maze{

数据对象：D={ai|ai ∈‘ ’，‘@’，‘#’，‘1’,i=1,2,…,n,n>=0} 数据关系：R={r,c}

r={|ai-1,ai ∈D, i=1,2,…,n,}

c=|ai-1,ai ∈D, i=1,2,…,n,}

结构体定义：

typedef struct //迷宫中x 行y 列的位置

{ int x;

int y;

}PosType;

typedef struct //栈类型

{ int ord; //通道块在路径上的“序号”

PosType seat; //通道块在迷宫中的“坐标位置”

int di; //从此通道块走向下一通道块的“方向”

}MazeType;

typedef struct

{ MazeType *base;

MazeType *top;

int stacksize; }MazeStack;

基本函数：

Status InitStack(MazeStack &S)//新建一个栈

Status Push(MazeStack &S, MazeType &e)//入栈

Status Pop(MazeStack &S, MazeType &e)//出栈

Status StackEmpty(MazeStack &S)//判断是否为空

Status MazePath(PosType start, PosType end)//迷宫路径求解

void FootPrint(PosType pos)

PosType NextPos(PosType curPos, int &i)

void MakePrint(PosType pos)

三．程序设计

根据算法设计中给出的有关数据和算法，选定物理结构，详细设计需求分析中所要求的程序。包括：人机界面设计、主要功能的函数设计、函数之间调用关系描述等。

1界面设计

1）迷宫界面

2）迷宫路径显示

2主要功能

1)入栈操作

Status Push(MazeStack &S, MazeType &e) //入栈操作{

if(S.top - S.base >= S.stacksize)

{

S.base = (MazeType *)realloc(S.base, (S.stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(MazeType));

if(!S.base)

exit(OVERFLOW);

S.top = S.base + S.stacksize;

S.stacksize += STACKINCREMENT;

}

*S.top++ = e;

return OK;

}

2）出栈操作

Status Pop(MazeStack &S, MazeType &e)//出栈

{

if(S.top == S.base)

return ERROR;

e = *--S.top;

return OK;

}

3）判断栈是否为空

Status StackEmpty(MazeStack &S)//判断是否为空

{

if(S.base == S.top)

return OK;

return ERROR;

}

4）迷宫路径求解

Status MazePath(PosType start, PosType end)//迷宫路径求解{

PosType curpos;

MazeStack S;

MazeType e;

int curstep;

InitStack(S);

curpos = start; //设定当前位置为入口位置

curstep = 1; //探索第一步

cout << "起点: "<< "(" <

do

{

if(Pass(curpos)) //当前位置可以通过，即是未曾走到的通道块

{

FootPrint(curpos); //留下足迹

e.ord = curstep;

e.seat = curpos;

e.di = 1;

Push(S, e); //加入路径

if(curpos.x == end.x && curpos.y == end.y)

{

cout << "\n终点(" << e.seat.y << "," << e.seat.x << ")";

return TRUE; //到达终点（出口）

}

curpos = NextPos(curpos, e.di); //下一位置是当前位置的东邻

++curstep; //探索下一步

}

else //当前位置不能通过

{

if(!StackEmpty(S))

{

Pop(S, e);

while(e.di == 4 && !StackEmpty(S))

{

MakePrint(e.seat); //留下不能通过的标记

Pop(S, e);

cout << "倒退到(" << e.seat.y << "," <<

e.seat.x << ")";

}

if(e.di < 4)

{

++e.di; //换下一个方向探索

Push(S, e);

curpos = NextPos(e.seat, e.di); //设定当前位

置是该新方向上的相邻块

}

}

}

}while(!StackEmpty(S));

return FALSE;

}

5）探索下一个位置

PosType NextPos(PosType curPos, int &i) {

switch(i) //顺时针方向

{

case 1:

++curPos.x; //东

if(mazeMap[curPos.y][curPos.x] != 2) break;

--curPos.x;

case 2:

i = 2;

++curPos.y; //南

if(mazeMap[curPos.y][curPos.x] != 2) break;

--curPos.y;

case 3:

i = 3;

--curPos.x; //西

if(mazeMap[curPos.y][curPos.x] != 2) break;

++curPos.x;

case 4:

i = 4;

--curPos.y; //北

if(mazeMap[curPos.y][curPos.x] == 2)

{

++curPos.y;

mazeMap[curPos.y][curPos.x] = 0;

}

break;

}

return curPos;

}

6）标记走过的路径

void FootPrint(PosType pos)

{

mazeMap[pos.y][pos.x] = 2; //将走过的路径设为2

}

7）标记作废路径

void MakePrint(PosType pos)

{

cout << "\n(" << pos.y << "," << pos.x << ")走不通，作废";

mazeMap[pos.y][pos.x] = 0; //将走不通的块替换为墙壁

}

3函数调用

int main()

{

PosType mazeStart, mazeEnd;

mazeStart.x = 1;//开始与结束点

mazeStart.y = 1;

mazeEnd.x = 8;

mazeEnd.y = 8;

cout << "迷宫: " << endl;

for(int i = 0; i < 10; ++i)