(完整版)C++毕业课程设计自动走迷宫小游戏

自动走迷宫小游戏

第一章课程设计目的和要求1.1 课程设计的目的

根据课堂讲授内容，做相应的自主练习，消化课堂所讲解的内容；通过调试典型例题或习题积累调试C++程序的经验；通过完成辅导教材中的编程题，逐渐培养学生的编程能力、用计算机解决实际问题的能力。同时在设计的过程中发现自己的不足之处，对以前所学过的知识理解的更加深刻，掌握得更加牢固。

1.2课程设计的要求

迷宫生成。迷宫有起点和终点，生成的迷宫需要满足从起点到终点有通路，不需要唯一；

尝试走迷宫。迷宫中每个位置有8个方向，每个方向都有可能有障碍。从起点出发，行进过程中遇到岔路口需要记录，选择一条路继续，如果此路不通，能够回溯到刚才的岔路口继续，直到走到终点；

记录走迷宫成功的路线到文本文件。

第二章课程设计任务内容

选择手动或者自动生成一个n×m的迷宫，将迷宫的左上角作入口，右下角作出口，设“0”为通路，“1”为墙，即无法穿越。假设从起点出发，目的为右下角终点，可向“上、下、左、右、左上、左下、右上、右下”8个方向行走。如果迷宫可以走通，则用“■”代表“1”，用“□”代表“0”，用“☆”代表行走迷宫的路径。输出迷宫原型图、迷宫路线图以及迷宫行走路径。如果迷宫为死迷宫，则只输出迷宫原型图。

第三章详细设计说明

3.1模块描述

整个实验将实现迷宫路径的查找，并图形化输出其中最短的路径，迷宫使用二维数组存放。机器通过穷举法解出迷宫的路径，最后输出。整个实验分为以下几个模块：

创建模块。本实验的创建包含两方面，迷宫的定义和脚步的初始化。迷宫的定义通过修改二维数组实现，最终创建一个确定的迷宫。脚步的初始化由程序自行完成.

路径查找模块。路径查找核心分为两个部分：路径查找、更优解替换。路径查找包括可通性检查、脚步前进、脚步后退三个模块。可通性检查会检查当前脚步的四个方向是否有通路。脚步前进可以在有通路的情况下抵达下一个点，并记录在脚步双向链表中。脚步后退使在当前脚步无路的情况下后退一步，并转向其他方向，同时删除最后一个脚步。

可通性检查。可通性检查用来判断指定的方向是否可以通过。需要判断两方面内容，即下一点是否有障碍和下一点是否已包含在了已有路径之中。若同时满足无障碍和无包含条件，则可以通过。否则不能通过。

脚步前进。下一点若经过检查可以通过，则通过move()函数完成前进。“前进”的实现有两方面，第一方面，将新脚步纳入双向链表中，另一方面，在迷宫数组中将本步坐标所指标记为“已走”。

脚步后退。若本步四个方向都不能行走，则通过back()函数退后。退后包括两方面，一方面把链表中最后一个节点抛弃，当前脚步指向倒数第二个节点。另一方面，将迷宫数组中已抛弃节点指向的元素重新标记为“未走”，以便进行其他路径的寻路操作时可以顺利通过。

输出模块。实现迷宫解的图形化显示。

其他模块。格式化模块，用于迷宫求解后的处理。迷宫数组改写模块，按照求解的结果改写迷宫二维数组，以满足最终输出需要。

功能模块图如下图所示

图3—1功能模块图

3.2函数说明

1.data（）

函数原型void data(int m,int n)

data（）函数用于当用户输入的不是规整的m行n列的迷宫，用来生成规则的数字迷宫

2.print_maze（）

函数原型void print_maze(int m,int n)

print_maze（）函数用于打印迷宫外壳

3.result_maze（）

函数原型void result_maze(int m,int n)

result_maze（）函数用于打印输出迷宫的星号路径

4.visit（）

函数原型void visit(int row,int col,int maze[51][51])

visit()函数用于访问迷宫矩阵中的节点

5.)

) 这个是打印输出迷宫的星号路径

{

int i,j;

cout<<"迷宫通路(用☆表示)如下所示：\n\t";

for(i=0;i

{

cout<<"\n";

for(j=0;j

{

if(maze[i][j]==0||maze[i][j]==2) 2是队列中访问过的点

cout<<"□";

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

cout<<"■";

if(maze[i][j]==3) 3是标记的可以走通的路径

cout<<"☆";

}

}

}

void enqueue(struct point p) 迷宫中队列入队操作

{

queue[tail]=p;

tail++; 先用再加，队列尾部加1

}

struct point dequeue() 迷宫中队列出队操作，不需要形参，因此用结构体定义

{

queue[ ) 路径求解

{

X=1; 初始值定为1

struct point p={0,0,-1}; 定义入口节点

if(maze[p.row][p.col]==1) 入口为1时，迷宫不可解

{

cout<<"\n============================================ ===\n";

cout<<"此迷宫无解\n\n";

X=0;

return 0;

}

maze[p.row][p.col]=2; 标记为已访问

enqueue(p); 将p 入队列

while(!is_empty())

{

p=dequeue();

if((p.row==m-1)&&(p.col==n-1)) 当行和列为出口时跳出

3.5 限制条件

在输入值时必须按照程序所规定的输入，否则将运行错误或无法运行。

第四章软件使用说明

4.1软件使用说明及出现的问题

运行环境为 Microsoft Visual C++6.0

输出界面有三个选项，1为手动生成迷宫，2为自动生成迷宫，3为推出程序。当程序运行时，设cycle为0，当选择3退出程序时，cycle为-1。

选择自动生成迷宫时，只需输入想要迷宫的行数.列数。

在输出界面上，起初，仅仅是将最终结果展示，而无矩阵的规范输出，即如果使用者手输出迷宫时，并未整齐的输入迷宫，如果此时显示迷宫最后的路径，使使用者不易清晰的看出路径而难以理解。基于站在使用者的角度，加入了data函数，实现了数组、符号、数位路径、字符路径共同出现的最终界面，并在输出时添加相应的箭头指

示，在输出的迷宫图时将最外层加入的围墙用“?”表示，经多次修改，使得输出界面整洁大方。

4.2运行结果

图4—1欢迎界面

图4—1测试结果—迷宫有解

图4—1测试结果—迷宫有解

第五章课程设计心得与体会在程序编写的过程中，发现了很多问题及错误。例如，程序刚形成雏形时，经测试，程序只能实现8*8的迷宫矩阵寻路，并且会出现寻路时跳出迷宫的情况。因此，程序员在此基础上，将迷宫矩阵数组

由原来的maze[10][10]改为maze[N+2][M+2]，并在相应函数上加以大

量改动，最终使本程序实现了程序本身范围内的任意N*M迷宫矩阵组合的寻路求解。

在输出界面上，起初，仅仅是将最终结果展示，而无矩阵的规范输出，即如果使用者手输出迷宫时，并未整齐的输入迷宫，如果此时显示迷宫最后的路径，使使用者不易清晰的看出路径而难以理解。基于站在使用者的角度，加入了data函数，实现了数组、符号、数位路径、字符路径共同出现的最终界面，并在输出时添加相应的箭头指示，在输出的迷宫图时将最外层加入的围墙用“?”表示，经多次修改，使得输出界面整洁大方。

在最开始判断搜索方向的时候，我们列出的八个方向并未按照一定顺序搜索，此时就会出现错误，后来采用一定顺序来完成迷宫的搜索，因为设定迷宫的入口在左上方，出口在右下方，所以采用顺时针方向比采用逆时针方向能最先找出最短路径。所以最后采用了顺时针的搜索方向，即沿北、东北、东、东南、南、西南、西、西北八个方向搜索。

在测试输出结果方面，出了一个困扰我们一阵时间的问题，在以5*7自动生成迷宫矩阵的测试过程中，几乎每隔几次都会出现一次这样类似的问题（见下图），在下图的输出界面

图5—1

以及字符展示界面中，经过简单的分析，便可以得出最后通往出口的道路，但在程序判断并输出路径后，在图中可以看到：五角星所标记的走过的路，在出口处出现了错误。但是此程序手动输入的时候不会出现任何错误，所以问题锁定在自动生成迷宫函数中。在此，我们列出当时的自动生成迷宫函数：

void automatic_maze(int m,int n)

{

int i,j;

cout<<"\n迷宫生成中……\n\n";

system("pause");

for(i=0;i

for(j=0;j

maze[i][j]=rand()%2;

maze[0][0]=0;

maze[i-1][j-1]=0;

}

在修改过程中，反复分析了各个函数后将问题锁定在自动生成函数处。观察此函数，发现“maze[i-1][j-1]=0；”是导致问题的最终所在。该语句的初衷是将迷宫矩阵中最初一个数判定为0，防止出现迷宫出口不通的情况。在这儿以5*7迷宫为例，经过分析，当跳出for循环时，i=5，j=6，而要改变的数是maze[5][7]，而非maze[5][6]，这也就是导致上图所示结果的原因，将该语句改为maze[m-1][n-1]，问题解决。

附录一：参考文献

[1]、谭浩强，C++程序设计，北京：清华大学出版社出版，2004年6月

[2]、谭浩强，C++程序设计题解与上机指导，北京：清华大学出版社

出版，2005年3月

[3]、姜灵芝、余健，C语言课程设计案例精编，北京：清华大学出版

社，2008年1月

[4]、严华峰，Visual C++课程设计案例精编，北京：中国水利水电出

版社出版，2002年

附录二：源代码

#include

{

int i,j;

cout<

cout<<"请按行输入迷宫，0表示通路，1表示障碍:"<

for(i=0;i

for(j=0;j

{

cin>>maze[i][j];

}

}

void automatic_maze(int m,int n) 自动生成迷宫

{

int i,j;

cout<<"\n迷宫生成中……\n\n";

system("pause");

for(i=0;i

for(j=0;j

maze[i][j]=rand()%2; 随机生成0、1

maze[0][0]=0; 将开始和结束位置强制为0，保证有可能出来迷宫

maze[m-1][n-1]=0;

}

void data(int m,int n)

{ 当用户输入的不是规整的m行n列的迷宫，用来生成规则的数字迷宫

int i,j;

cout<

cout<<"根据您先前设定的迷宫范围"<

cout<

cout<<" 我们将取所输入的前"<

cout<<"\n数字迷宫生成结果如下:\n\n";

cout<<"迷宫入口\n";

cout<<"↓";

for(i=0;i

{

cout<<"\n";

for(j=0;j

{

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

cout<<" 0";

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

cout<<" 1";

}

}

cout<<"→迷宫出口\n";

}

void print_maze(int m,int n)

{ 打印迷宫外壳int i,j,k;

cout<<"\n字符迷宫生成结果如下:\n\n";

cout<<"迷宫入口\n";

cout<<" ↓";

cout<

cout<<"▲ ";生成上外壳

for(k=0;k

{

cout<<"▲";这两个黑三角用来生成顶部外壳

}

for(i=0;i

{

cout<<"\n"; 生成左外壳

cout<<"▲";

for(j=0;j

{

if(maze[i][j]==0) printf("□");

if(maze[i][j]==1) printf("■");

}

cout<<"▲";生成右外壳}

cout<

for(k=0;k

{

cout<<"▲";

}

cout<<" ▲\n"; 生成底部外壳

for(i=0;i

{ cout<<" ";}

cout<<"↓\n";

for(i=0;i

{ cout<<" ";}

cout<<"迷宫出口\n";

}

void result_maze(int m,int n) 这个是打印输出迷宫的星号路径

{

int i,j;

cout<<"迷宫通路(用☆表示)如下所示：\n\t";

for(i=0;i

{

cout<<"\n";

for(j=0;j

{

if(maze[i][j]==0||maze[i][j]==2) 2是队列中访问过的点

cout<<"□";

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

cout<<"■";

if(maze[i][j]==3) 3是标记的可以走通的路径cout<<"☆";

}

}

}

void enqueue(struct point p) 迷宫中队列入队操作

{

queue[tail]=p;

tail++; 先用再加，队列尾部加1 }

struct point dequeue() 迷宫中队列出队操作，不需要形参，因此用结构体定义

{

queue[ ) 路径求解

{

X=1; 初始值定为1

struct point p={0,0,-1}; 定义入口节点

if(maze[p.row][p.col]==1) 入口为1时，迷宫不可解{

cout<<"\n===============================================\n";

cout<<"此迷宫无解\n\n";

X=0;

return 0;

}

maze[p.row][p.col]=2; 标记为已访问

enqueue(p); 将p入队列while(!is_empty())

{

p=dequeue();

if((p.row==m-1)&&(p.col==n-1)) 当行和列为出口时跳出

break;

定义8个走位方向

if((((p.row-1)>=0)&&((p.row-1)

visit(p.row-1,p.col+0,maze); 北

if((((p.row-1)>=0)&&((p.row-1)

visit(p.row-1,p.col+1,maze); 东北

if((((p.row+0)

visit(p.row+0,p.col+1,maze); 东

if((((p.row+1)

visit(p.row+1,p.col+1,maze); 东南

if((((p.row+1)

visit(p.row+1,p.col+0,maze); 南

if((((p.row+1)=0))&&(maze[p.row+1][p.col-1]==0))

visit(p.row+1,p.col-1,maze); 西南

if((((p.row+0)=0))&&(maze[p.row+0][p.col-1]==0))

visit(p.row+0,p.col-1,maze); 西

if((((p.row-1)>=0)&&((p.row-1)=0))&&(maze[p.row-1][p. col-1]==0))

visit(p.row-1,p.col-1,maze); 西北

}

if(p.row==m-1&&p.col==n-1) 如果当前矩阵点是出口点，输出路径

{

cout<<"\n========================================================= =========\n";

cout<<"迷宫路径为：\n";