《C++程序》迷宫游戏设计报告

课程设计报告

设计题目：迷宫游戏

学生姓名：萧航、操致富

专业班级：计算机科学与技术学号： 2010811584 2010811529 指导教师：

完成日期： 2011年1月6日合肥工业大学计算机与信息学院

目录

第1章绪论 (3)

1.1课程设计选题的目的 (3)

1.2课程设计选题的背景和意义 (3)

1.2.1课程设计的背景 (3)

1.2.2课程设计的意义 (3)

1.3课题研究的主要内容 (3)

第2章系统需求分析 (4)

2.1输入/输出形式和输出值的范围 (4)

2.1.1输入/输出形式的范围 (4)

2.1.2输出值的范围 (4)

2.2程序功能 (4)

第3章概要设计 (4)

3.1设计思想 (4)

3.2实现方法 (4)

3.3函数间的关系 (5)

第4章详细设计 (5)

4.1实现定义的数据类型 (5)

4.2实现定义操作伪代码算法 (5)

第5章问题描述及解决方案 (6)

5.1问题描述 (6)

5.2问题的解决方案 (6)

第6章测试并列出测试结果 (7)

第7章总结 (8)

7.1设计体会 (8)

7.1.1系统的优点 (8)

7.1.2本系统的不足 (8)

7.1.3可改进的地方 (8)

7.2结束语 (9)

致谢 (9)

参考文献 (9)

附录 (10)

第1章绪论

1.1课程设计选题的目的

为大家解决一些生活中实际的问题，在这个过程中，自身的能力也在不断地提高。此次程序设计综合运用所学知识解决实际问题，将课堂的书本知识有效的在程序中体现出来，让学生更理解C++功能之强大，进一步让学生对面向对象的方法以及C++的编程思想有较好的了解和认识。此外，此次设计培养独立开发、设计、调试、运行程序的能力，激发学生较强的自学兴趣，锻炼学生之间以及学生与老师的沟通能力，培养学生之间的合作精神，让彼此更好的认识到合作的重要性，使学生在今后的学习中加强对合作精神的培养。

1.2课程设计选题的背景和意义

1.2.1课程设计的背景

儿童智力游戏的一种，同时也锻炼人的思维能力。当我们在一个迷宫中时怎样避免重复的走一些路，避免怎样走投无路，无路可走，什么样的迷宫可走，怎样就知道迷宫无出口了，通过回溯法帮我们解答，动脑子想办法，看看计算机是怎么实现以最快的方式走出你设的迷宫的。

1.2.2课程设计的意义

一般来说，课程设计要比教学实验复杂一些，涉及的深度深，而且更加实用些。其目的是通过课程设计的综合训练，培养学生分析解决实际问题和编程等动手能力，最终目标是想通过这种形式，帮助学生系统掌握C++这门课程的主要内容，使老师更好的完成教学任务。

结合实际应用的要求，使课程设计既覆盖教学所要求的知识点，又接近工程的实际需要，训练自己实际分析问题和解决问题以及编程的能力。

通过详细的实例分析，循环渐进的描述，启发学生顺利的完成设计。课程设计将设计要求、需求分析、算法设计、编程和实例测试运行分开，为学生创造分析问题、独立思考的条件。只要学生在吃透要求和算法的前提下，完全可以不按书中提示的参考程序，自己设计出更具有特色的程序。

1.3课题研究的主要内容

要求完成构造迷宫，输入入口出口，输出迷宫路径。

功能要求如下：

1．构建迷宫：可以系统构建，也可以用户自己构建，输入1为不通，输入0为通路。显示构建好的迷宫。

2．输出路径：输入入口与出口，利用编好的函数对迷宫进行试探，有路径输出路径，无路径提示用户此迷宫无出口。

3．最短路径：输出走出此迷宫的最短路径，即不用走回头路的一条路径。

4．要求系统有一定的容错性，给用户必要的提示。

第2章系统需求分析

2.1输入/输出形式和输出值的范围

2.1.1输入/输出形式的范围

迷宫中建立数组时，首先输入迷宫的行数和列数。边围规定为1，在程序中已赋值，内围用0、1输入，不用其他的数字，若输入错误会提示重新输入；然后选择系统创建的迷宫还是自己创建迷宫，输入选项1或2（输入其他选项按2处理）；迷宫创建好后，输入入口和出口坐标（入口必须为通路即0，否则系统会报错，重新输入），找到路径或无路径；接下来会提示寻找其他路径还是退出此迷宫，输入1或2进行选择；选择1，则继续输入迷宫入口和出口，选择2或其他，则退出。若还想创建别的迷宫就在接下来输入y或Y，输入其他则退出程序。

2.1.2输出值的范围

在迷宫设计中若输入出口超出迷宫大小，即为无路径；输出无限制。

2.2程序功能

在迷宫问题中，可由操作者自己设定迷宫大小，迷宫内部构造有两个选择，系统设计，节省时间，也可由操作者自己设计，迷宫入口和出口并能保证入口为通路，若有路径会显示其路径并显示最短路径。一个迷宫有不同入口和出口，可寻求多条路径。

第3章概要设计

3.1设计思想

迷宫中用回溯法从八个方向向前试探，用队列保存探测到的通路，建立一个数组模拟迷宫，将各个函数结合在一起。

3.2实现方法

迷宫中定义move数组，从东顺时针探测；进队出队完成探测；自己创建maze数组，并输入入口点和出口点，再进行计算。

3.3函数间的关系

第4章 详细设计

4.1实现定义的数据类型

（1）迷宫数组定义为结构体包含两个整型数据，迷宫出口和入口的值定义为整型。 （2）迷宫内部的设计时各坐标点设置成栈内整型。

（3）迷宫中求最短路径时定义结构体类型表示队列，包含整型坐标点，和整型下标；又有整型的队首尾指针。

4.2实现定义操作伪代码算法

求一般路径伪代码： while(栈不空) {

栈顶元素=>(x,y,d) 出栈;

求出下一个要试探的方向d++; while(还有剩余试探方向) {

创建其他迷宫

if(d方向可走)

{

(x,y,d)入栈;

求新点坐标(i,j);

将新点(i,j)切换成当前点(x,y);

if((x,y)==(m,n))

结束;

else

重置d=0;

}

else d++;

}

}

求解最短路径伪代码：

(x,y)入队;

while(队列不为空)

{

队首元素出队;

for(方向为0;方向<总方向数;改变方向)

{

到达点坐标;

if(此坐标点为通路)

入队;

if(到达出口点)

{

输出路径;

恢复迷宫;

}

}

当前点搜索完，取下一点搜索;

}

第5章问题描述及解决方案

5.1问题描述

方向设置，路径存储，迷宫图的存储，路径的求解，出口入口的设置。

5.2问题的解决方案

迷宫问题中，采用move数组存储方向，采用二维数组存储迷宫图，采用栈存储路径，采用队列算出最短路径，参数传递出口入口和迷宫的大小。

第6章测试并列出测试结果

第7章总结

7.1设计体会

7.1.1系统的优点

迷宫问题中，突出优点为采用了时间随机函数，系统自动生成迷宫，节约用户时间。此外，用两种不同的存储方式（栈和队列）对迷宫进行探究。界面清晰、通俗易懂、操作简便、结构严谨、逻辑习惯强。

7.1.2本系统的不足

对于迷宫问题，输入迷宫内部结构时，输入形式为0、1空格或回车，输入形式有误时，会使程序无法运行下去，有时还会进入死循环。输入入口坐标时，没有容错，若大于迷宫规模，程序会出错。

7.1.3可改进的地方

（1）各个菜单界面可以设计的更为美观，更简洁易懂。

（2）可以从各个方面考虑设置容错机制使程序更健壮。

7.2结束语

课程设计中感受到自己知识的匮乏，需要学习的东西很多，不能总是局限于书本，在课程设计中出现问题时，应该及时与周围同学交流，多交流才能使学到的东西更深入到心里，总之，这是一次不错的锻炼，专业水平不说能提高什么，但在过程中学到的学习方法应该是能受益终生的！

致谢

在心里总是想感谢几个人，在课程设计过程中，由于自己时间安排不当与专业基础知识的不扎实，课程设计的时间总是感觉不够，在课程设计中也遇到了很多困难，好多时候都想止步不前，但因为有身边的这群人，帮助我度过难关，有的鼓励我，有的引导我，我也渐渐放平心境，学会怎么去思考，怎么去解决遇到的问题，怎么让程序运行起来，其实我们都是学生，但是他们比我做的好，我应该向他们学习，学习面对困难的态度与理智，学习坚韧的品行……课程设计结束了，但感觉收获了很多，不仅仅是任务完成了，更让我了解到身边这群值得我珍惜的朋友是多么的难得。这仅仅是一个小小的课程设计，以后还要面对各种各样的更大的困难与逆境，只要坚持，找到正确的方法，相信一切都会克服的。

参考文献

[1]周霭如、林伟健C++程序设计基础电子工业出版社

[2]Mark Allen Weiss 数据结构与算法分析C++描述人民邮电出版社

[3]严蔚敏、吴伟民数据结构C语言版清华大学出版社

[5]姚伯元课程设计(论文)规范化管理与培养学生综合素质中国高等教育网教学研究

[6]朱明方、吴及数据结构教程机械工业出版社

附录

#include

#include

#include

#include

#include

using namespace std;

typedef struct

{

int x,y;

}item;

typedef struct

{

int x,y,d;

}Datetype;

typedef stack stack_int;

void path (int **maze,int,int,int,int);

void printpath();

#define NUM 100 //队列大小；

typedef struct{

int x,y; //所到点的坐标；

int pre; //前驱点的下标；

}SqType; //队列；

int front,rear; //队首指针与队尾指针；

void printpath(SqType sq[],int){//打印路径

int i;

i=rear;

do{

cout<<"("<

i=sq[i].pre; //回溯；

}while(i!=-1);

}

void restore(int **maze,int m,int n){//恢复迷宫

for(int i=1;i<=m;i++){

for(int j=1;j<=n;j++){

if(maze[i][j]==-1)

maze[i][j]=0;

}

}

}

int path1(int **maze,int m,int n,int c,int d,int x1,int y1)//最短路径

{ //m,n为迷宫的长和宽，c，d为迷宫入口坐标，x1，y1为迷宫出口坐标；maze为迷宫；

item move[8]={{0,1},{1,1},{1,0},{1,-1},{0,-1},{-1,-1},{-1,0},{-1,1}}; //坐标增量数组；

SqType sq[NUM];

int x,y,i,j,v;

front=rear=0;

sq[0].x=c;

sq[0].y=d;

sq[0].pre=-1;

if(maze[c][d]==0)

maze[c][d]=-1;//入口点入队；

else goto G;

while(front<=rear){ //队列不为空

x=sq[front].x;

y=sq[front].y;

for(v=0;v<8;v++){

i=x+move[v].x;

j=y+move[v].y;

if(maze[i][j]==0){

rear++;

sq[rear].x=i;

sq[rear].y=j;

sq[rear].pre=front;

maze[i][j]=-1; //访问过的坐标点，入队；

}

if(i==x1&&j==y1){

cout<<"最短路径为："<

printpath(sq,rear); //输出路径；

restore(maze,m,n); //恢复迷宫；

return 1;

}

} //for v;

front++; //当前点搜索完，取下一个点搜索

} //while

G:cout<<"无路径。"<

return 0;

}

void path(int **maze,int a,int b,int m,int n)

{

item move[8]={{0,1},{1,1},{1,0},{1,-1},{0,-1},{-1,-1},{-1,0},{-1,1}};

stack_int st;

Datetype temp;

int x,y,d,i,j;

if(maze[a][b]==1){cout<<"进口输入有误。";return;}

temp.x=a;temp.y=b;temp.d=-1; //初始化入口点坐标及方向；

st.push(temp);

while(!st.empty())

{

temp=st.top();

st.pop();

x=temp.x;y=temp.y;d=temp.d+1;

while(d<8)

{

i=x+move[d].x;j=y+move[d].y;

if(maze[i][j]==0) //该点可到达；

{

temp.x=x;temp.y=y;temp.d=d; //坐标及方向；

st.push(temp); //坐标及方向入栈；

x=i;y=j;

maze[x][y]=-1;//到达新点；

if(x==m && y==n)

{

cout<<" 迷宫路径为:"<

cout<<"("<

Datetype t;

while(!st.empty())

{

t=st.top();

cout<<"("<

st.pop();

} //输出路径；

cout<

return ; //到达出口；

}

else d=0; //重新初始化方向；

}

else d++; //改变方向；

}

}

cout<<"对不起，无法找到出口.";

return; //迷宫无路；

}

void printpath()

{

int m,n,i,j,l,c,d;

string s;

cout<<" 请输入迷宫的行数列数如:(m n)"<

cin>>m>>n;

int **maze=new int*[m+2];

for(i=0;i<=m+1;i++)

maze[i]=new int[n+2];//申请迷宫的空间；

for(i=0;i<=m+1;i++)

maze[i][0]=1;

for(i=0;i<=n+1;i++)

maze[0][i]=1;

for(i=0;i<=m+1;i++)

maze[i][n+1]=1;

for(i=0;i<=n+1;i++)

maze[m+1][i]=1; //建立迷宫周围的墙；

cout<<"1、采用创建好的迷宫; 2、自己创建迷宫（其他输入按'2'处理）"<

cin>>s;

if(s=="1")

{

srand(time(0)); //系统时间随机函数；

for(i=1;i<=m;i++)

for(j=1;j<=n;j++)

maze[i][j]=rand()%2; //随机赋值

maze[1][1]=0; //(1,1)点为可通过点；

maze[m][n]=0; //(m,n)点为可通过点；

}

else

{

cout<<"请输入迷宫："<

for(i=1;i<=m;i++) //输入第i行迷宫的构造；

for(j=1;j<=n;j++) //输入第j列迷宫的结构；

{

cin>>maze[i][j];

A:if(maze[i][j]!=0 && maze[i][j]!=1)

{

cout<<"请再次输入：";

cin>>maze[i][j];goto A; //判错；

}

}

}

cout<<"迷宫如下："<

for(i=0;i<=m+1;i++)

{

for(j=0;j<=n+1;j++)

cout<

cout<

}

H:cout<<"请输入迷宫入口(a,b),出口(c,d)：";

cin>>i>>j>>c>>d;

path(maze,i,j,c,d); //调用路径函数，输出路径；

cout<

restore(maze,m,n); //恢复迷宫；

path1(maze,m,n,i,j,c,d); //输出最短路径；

cout<

cout<<"1、寻找其他入口与出口；2、退出此迷宫；";

cin>>l;

if(l==1){

restore(maze,m,n); //恢复迷宫；

goto H;

}

else return; //跳出此函数；

}

void main()

{

string s="Y";

do

{

cout<<"--------------------------欢迎到达迷宫界面--------------------------\n";

printpath();

cout<

cout<<"\n 是否继续？'Y' 或'N'（输入其他操作按'N'）"<

cin>>s;

}while (s=="Y"||s=="y");

system("pause");

}