数据结构迷宫问题实验报告

《数据结构与算法设计》迷宫问题实验报告——实验二专业：物联网工程班级：物联网1班学号：********姓名：***一、实验目的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。

二、实验内容用一个m*m长方阵表示迷宫，0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。

设计一个程序对于任意设定的迷宫，求出一条从入口到出口的通路，或得出没有通路的结论。

三、程序设计1、概要设计（1）设定栈的抽象数据类型定义ADT Stack{数据对象：D={ai|ai属于CharSet，i=1、2…n，n>=0}数据关系：R={<ai-1,ai>|ai-1,ai属于D，i=2,3,…n}基本操作：InitStack(&S)操作结果：构造一个空栈Push（&S，e）初始条件：栈已经存在操作结果：将e所指向的数据加入到栈s中Pop（&S,&e）初始条件：栈已经存在操作结果：若栈不为空，用e返回栈顶元素，并删除栈顶元素 Getpop（&S，&e）初始条件：栈已经存在操作结果：若栈不为空，用e返回栈顶元StackEmpty(&S)初始条件：栈已经存在操作结果：判断栈是否为空。

若栈为空，返回1，否则返回0 Destroy(&S)初始条件：栈已经存在操作结果：销毁栈s}ADT Stack（2）设定迷宫的抽象数据类型定义ADT yanshu{数据对象：D={ai,j|ai,j属于{‘ ’、‘*’、‘@’、‘#’},0<=i<=M,0<=j<=N}数据关系：R={ROW,COL}ROW={<ai-1,j,ai,j>|ai-1,j,ai,j属于D，i=1,2,…M,j=0,1,…N}COL={<ai,j-1,ai,j>|ai,j-1,ai,j属于D,i=0,1,…M，j=1,2,…N}基本操作：InitMaze(MazeType &maze, int a[][COL], int row, int col){初始条件：二维数组int a[][COL],已经存在，其中第1至第m-1行，每行自第1到第n-1列的元素已经值，并以值0表示障碍，值1表示通路。

操作结果：构造迷宫的整形数组，以空白表示通路，字符‘0’表示障碍在迷宫四周加上一圈障碍MazePath（&maze）{初始条件：迷宫maze已被赋值操作结果：若迷宫maze中存在一条通路，则按如下规定改变maze的状态；以字符‘*’表示路径上的位置。

字符‘@’表示‘死胡同’；否则迷宫的状态不变}PrintMaze（M）{初始条件：迷宫M已存在操作结果：以字符形式输出迷宫}}ADTmaze（3）本程序包括三个模块a、主程序模块void main(){初始化；构造迷宫；迷宫求解；迷宫输出；}b、栈模块——实现栈的抽象数据类型c、迷宫模块——实现迷宫的抽象数据类型2、详细设计（1）坐标位置类型：typedef struct{int row; //迷宫中的行int col; //......的列}PosType;//坐标（2）迷宫类型：typedef struct{int m,n;int arr[RANGE][RANGE];}MazeType; //迷宫类型void InitMaze(MazeType &maze, int a[][COL], int row, int col)\ //设置迷宫的初值，包括边缘一圈的值Bool MazePath(MazeType &maze,PosType start, PosType end) //求解迷宫maze中，从入口start到出口end的一条路径//若存在，则返回true，否则返回falseVoid PrintMaze（MazeType maze）//将迷宫打印出来（3）栈类型：typedef struct{int step; //当前位置在路径上的"序号"PosType seat; //当前的坐标位置DirectiveType di; //往下一个坐标位置的方向}SElemType;//栈的元素类型typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;}SqStack;栈的基本操作设置如下：V oid InitStack（SqStack & S）//初始化，设S为空栈（S.top=NUL）V oid DestroyStack(Stack &S)//销毁栈S，并释放空间V oid ClearStack（SqStack & S）//将栈S清空Int StackLength（SqStack &S）//返回栈S的长度Status StackEmpty（SqStack &S）、若S为空栈（S.top==NULL），则返回TRUE，否则返回FALSEStatue GetTop（SqStack &S，SElemType e）//r若栈S不空，则以e待会栈顶元素并返回TRUE，否则返回FALSEStatue Pop(SqStack&S，SElemType e)//若分配空间成功，则在S的栈顶插入新的栈顶元素s并返回TRUE//否则栈不变，并返回FALSEStatue Push(SqStack&S，SElemType &e)//若分配空间程控，则删除栈顶并以e带回其值，则返回TRUE//否则返回FALSEV oid StackTraverse（SqStack &S，Status）（*Visit）（SElemType e））//从栈顶依次对S中的每个节点调用函数Visit4求迷宫路径的伪码算法：Status MazePath(MazeType &maze,PosType start, PosType end){ //求解迷宫maze中,从入口start到出口end的一条路径InitStack(s);PosType curpos = start;int curstep = 1; //探索第一部do{if( Pass(maze,curpos) ){ //如果当前位置可以通过,即是未曾走到的通道块FootPrint(maze,curpos); //留下足迹e = CreateSElem(curstep,curpos,1); //创建元素Push(s,e);if( PosEquare(curpos,end) ) return TRUE;curpos =NextPos(curpos,1); //获得下一节点: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) ){MarkPrint(maze,e.seat); Pop(s,e); //留下不能通过的标记,并退回步}if(e.di<4){e.di++; Push(s,e); //换一个方向探索curpos = NextPos(e.seat,e.di); //设定当前位置是该方向上的相块}//if}//if}//else}while(!StackEmpty(s));return FALSE;}//MazePath四、程序调试分析1.首先呢，想自己读入数据的，回来发现那样，很麻烦，所以还是事先定义一个迷宫。

2.栈的元素类型一开始有点迷惑，后来就解决了3.本题中三个主要算法；InitMaze，MazePath和PrintMaze的时间复杂度均为O（m*n）本题的空间复杂度也是O（m*n）五、用户使用说明1．本程序运行在windows系列的操作系统下，执行文件为：Maze_Test.exe。

六、程序运行结果1.建立迷宫：2．通过1功能建立8*8的迷宫后，通过2功能继续建立迷宫内部：通过建立自己设定单元数目建立迷宫内墙。

3．通过3功能观察已建立的迷宫结构：4．通过4功能确立迷宫起点和终点：（此处像我们随机选择4,4和2,7分别为起点终点）5．执行5功能，判断是否有路径走出迷宫：这种情况无法走出迷宫。

我们再次观察图像设4,4和1,6分别为起点终点，再运行5功能。

观察到可以成功解开迷宫步数从1依次开始。

七、程序清单#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<malloc.h>// 迷宫坐标位置类型typedef struct{int x; // 行值int y; // 列值}PosType;#define MAXLENGTH 25 // 设迷宫的最大行列为25typedef int MazeType[MAXLENGTH][MAXLENGTH]; // 迷宫数组[行][列]typedef struct // 栈的元素类型{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＂(0～3表示东～北)}SElemType;// 全局变量MazeType m; // 迷宫数组int curstep=1; // 当前足迹,初值为1#define STACK_INIT_SIZE 10 // 存储空间初始分配量#define STACKINCREMENT 2 // 存储空间分配增量// 栈的顺序存储表示typedef struct SqStack{SElemType *base; // 在栈构造之前和销毁之后，base的值为NULLSElemType *top; // 栈顶指针int stacksize; // 当前已分配的存储空间，以元素为单位}SqStack; // 顺序栈// 构造一个空栈Sint InitStack(SqStack *S){// 为栈底分配一个指定大小的存储空间(*S).base = (SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));if( !(*S).base )exit(0);(*S).top = (*S).base; // 栈底与栈顶相同表示一个空栈(*S).stacksize = STACK_INIT_SIZE;return 1;// 若栈S为空栈（栈顶与栈底相同的），则返回1，否则返回0。