maze

题目：编制一个求解迷宫通路的程序班级：电子信息科学与技术09（1）姓名：张骏浩学号：0901050135 完成日期：2012/6/27 一、需求分析（1）以二维数组Maze[m][n]表示迷宫，其中:Maze[0][j]Maze[m+1][j]及Maze[i][0]和Maze[i][n+1]为添加的一圈障碍。

数组中以元素值为0表示通路，1表示障碍，限定迷宫的大小m,n<=9（2）用户以文件的形式输入迷宫的数据；文件中第一行的数据为迷宫的行数m和列数n,从第二行至第行为迷宫值，同一行中的两个数字之间用空白字符相隔。

（3）迷宫的入口位置和出口位置可由用户随时设定。

（4）若设定的迷宫存在通路，则以长方阵形式将迷宫及其通路输出到标准输出文件上，其中，上下左右都用特殊符号表示。

若设定的迷宫不存在通路，则报告相应信息。

（5）本程序只求出一条成功的通路。

然和，只需要对迷宫求解的函数做销量修改，便可求得全部路径。

（实现提示）：求迷宫中从入口到出口的所有路径是一个景点的程序设计问题。

由于计算机解密宫时，通常用的是“穷举求解”的方法，即从入口出发，顺某一方向向前探索，若能走通，则继续往前走;否则沿原路退回，还一个方向再继续探索，直至所有可能的通路都探索为止。

为了保证在任何位置上都能沿原路退回，显然需要用一个后进先出的结构来保存从入口到当前位置的路径。

因此，在求迷宫通路的算法中应用“栈”也就是自然而然的事了。

二、概要设计概念: 栈(Stack)是定义在线性结构上的抽象数据类型，其操作类似线性表操作，但元素的插入、删除和访问都必须在表的一端进行,为形象起见,称允许操作端为栈顶(Top),另一端为栈底(base),注意Top指向待插入位置特性:Last In First Out后进先出//总是访问最近插入的一个//按插入顺序倒着访问设计中所用到的栈操作的含义：InitStack (&S)操作结果:构造一个空栈Push(&S,e)初始条件: 栈S已存在操作结果：插入e到栈顶Pop(&S,&e)初始条件: 栈S已存在且非空操作结果：删除栈顶元素用e返回其值StackEmpty(S)初始条件:栈S已经存在操作结果:空栈返回TRUE,否则返回FALSEStackTraverse(S,visit())初始条件:栈S存在且非空操作结果:从栈底到栈顶对S中各元素执行visit操作，一般用于输出栈元素GetTop(S,&e)出事条件：栈S已存在。

操作结果：若栈S不空，则以e返回其值。

三、详细程序设计#include <stdio.h>#include <malloc.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <math.h>#define TRUE 1#define FALSE 0#define OK 1#define ERROR 0#define INFEASIBLE -1#define NULL 0#define WALL 0#define PATH 1#define RIGHT -1#define DOWN -2#define LEFT -3#define UP -4#define BACK -5#define DESTINATION -6typedef int Status;typedef int MazeType[10][10];typedef int ElemType;typedef struct{int x;int y;}PosType;//迷宫中的位置类型typedef struct{int ord;PosType seat;int di;}SElemType;//栈元素类型typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;}Stack;//栈类型#define STACK_INIT_SIZE 1000#define STACKINCREMENT 100typedef struct{SElemType *base; //栈底指针SElemType *top; //栈顶指针int stacksize; //栈容量}SqStack;Status InitStack(SqStack &S){//构造空栈SS.base=(SElemType*)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));if(!S.base)exit(OVERFLOW); //存储分配失败S.top=S.base; //空栈S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;return(OK);}//InitStack 复杂度”O(1)”Status Push(SqStack &S, SElemType e){//插入e为栈顶元素if(S.top-S.base==S.stacksize){//栈满则应重新分配空间S.base=(SElemType *)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));if(!S.base)exit(OVERFLOW);S.top=(S.base+S.stacksize);//使得S.top重新指向栈顶,因reallocS.stacksize+=STACKINCREMENT;}*S.top ++=e; //top指向待插入位置return(OK);}//Push ,复杂度O(1)Status Pop(SqStack &S,SElemType &e){//若栈不空则栈顶元素出栈并用e带回其值if(S.top==S.base)return ERROR;e=*(--S.top); //栈顶元素为*(S.top-1)return OK;} //复杂度O(1)Status StackEmpty(SqStack S){ //判断栈是否为空if(S.top==S.base) return TRUE;else return FALSE;}Status GetTop(SqStack &S,SElemType &e){ //读出栈顶元素e=*S.top;return OK;}Status StackTraverse(SqStack S,Status (*visit)(SElemType)){//从栈底元素到栈顶元素依次执行visit函数，通常用于输出栈中元素SElemType *p=S.base;if(S.base==S.top)printf("空栈\n");elsewhile(p<S.top){(*visit)(*p);++p;}return OK;}Status PrintSElem(SElemType e){printf("step:%d to (%d,%d)\n",e.ord,e.seat.x,e.seat.y);return OK;}Status InitMaze(MazeType &maze){//生成迷宫,"0"表示通PATH，"1"表示不通WALL PosType m;srand(time(NULL));for(m.y=0;m.y<=9;m.y++) {maze[0][m.y]=WALL;maze[9][m.y]=WALL;}for(m.x=1;m.x<=8;m.x++) {maze[m.x][0]=WALL;maze[m.x][9]=WALL;}for(m.x=1;m.x<=8;m.x++)for(m.y=1;m.y<=8;m.y++)maze[m.x][m.y]=rand()%2;return OK;}//MakeMazeStatus OutputMaze(MazeType maze){int i,j;for(i=0;i<=9;i++){printf("\t");for(j=0;j<=9;j++){switch(maze[i][j]){case RIGHT : printf("→"); break;case DOWN : printf("↓"); break;case LEFT : printf("←"); break;case UP : printf("↑"); break;case PATH : printf(" "); break;case BACK : printf("@"); break;case WALL : printf("■"); break;case DESTINATION: printf("*"); break;}}printf("\n" );}return OK;}Status FootPrint(MazeType &maze,PosType curpos,int di){switch(di){case RIGHT : maze[curpos.x][curpos.y]=RIGHT; break;case UP : maze[curpos.x][curpos.y]=UP; break;case DOWN : maze[curpos.x][curpos.y]=DOWN; break;case LEFT : maze[curpos.x][curpos.y]=LEFT; break;case BACK : maze[curpos.x][curpos.y]=BACK; break;}return OK;}PosType Nextpos(PosType pos,int di){switch(di){case 1 :pos.x=pos.x,pos.y++; break;case 2 :pos.x++,pos.y=pos.y; break;case 3 :pos.x=pos.x,pos.y--; break;case 4 :pos.x--,pos.y=pos.y; break;}return pos;}Status PassMaze(MazeType &maze,PosType start,PosType end,SqStack &S){//找出迷宫的一条通路PosType curpos;SElemType e;int curstep=1;curpos=start;if(maze[curpos.x][curpos.y]!=PATH) { printf("当前迷宫没有入口\n"); return FALSE;}do{if(maze[curpos.x][curpos.y]==PATH){//当前位置可通e.ord=curstep;e.seat=curpos;e.di=1;Push(S,e);if(curpos.x==end.x&&curpos.y==end.y){maze[curpos.x][curpos.y]=DESTINATION;return OK;}else{maze[curpos.x][curpos.y]=RIGHT;//从其向右走curpos=Nextpos(curpos,1);curstep++;}}else{//当前位置不通GetTop(S,e);while(!StackEmpty(S)&&e.di==4){maze[e.seat.x][e.seat.y]=BACK;Pop(S,e);curstep--;if(StackEmpty(S))break;GetTop(S,e);}if(e.di<4){ //栈顶位置有其他方向可以选择Pop(S,e); e.di++; Push(S,e);maze[e.seat.x][e.seat.y]=-e.di; //注意前进方向踪迹与e.di互为相反数curpos=Nextpos(e.seat,e.di);}}}while(!StackEmpty(S));return FALSE;}Status OutPutWay(SqStack &S,SqStack &Q){SElemType e;InitStack(Q);if(StackEmpty(S)) return FALSE;elsewhile(!StackEmpty(S)){Pop(S,e);Push (Q,e);}printf("具体路径是:\n");while (!StackEmpty(Q)){Pop(Q,e);printf("第%2d步到(%2d,%2d)\n",e.ord,e.seat.x,e.seat.y);}return OK;}void main(){MazeType maze;PosType start,end;SqStack S,Q;InitStack(S);InitMaze(maze);printf("初始迷宫为：\n");OutputMaze(maze);printf("输入迷宫的入口位置坐标从(0,0)到(9,9): ");scanf("%d,%d",&start.x,&start.y);printf("输入迷宫的出口位置坐标从(0,0)到(9,9): ");scanf("%d,%d",&end.x,&end.y);if(PassMaze(maze,start,end,S)){printf("迷宫可通,路径踪迹如下:\n");OutputMaze(maze);printf("具体路径为：\n");StackTraverse(S,PrintSElem);}else{printf("迷宫不可通,路径踪迹如下:\n");OutputMaze(maze);}printf("---------------输入任意数字键结束------------------");int pause;scanf("%d",&pause);}四、调试分析1.本次作业比较简单，只有一个核心算法，即求迷宫的路径，所以总的调试比较顺利。