數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、院 系： 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院 班 級： 軟件 11-1 班 姓 名： 李慧玲李慧玲 學(xué) 號： 20111702010114 指導(dǎo)教師： 薛京麗 2012 年 12 月 24 日程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 題目：迷宮 二、 設(shè)計(jì)要求1 自己制定工作計(jì)劃。2 分時間按規(guī)定工作量敲好代碼，認(rèn)真理解，熟練運(yùn)用。 3 數(shù)據(jù)必須存盤，數(shù)據(jù)量必須足夠多，并采用真是數(shù)據(jù)。三、 課程設(shè)計(jì)工作計(jì)劃2012 年 12 月 19 上午由薛京麗指導(dǎo)教師講課，學(xué)生準(zhǔn)備文獻(xiàn)資料；2012 年 12 月 19 下午日各設(shè)計(jì)小組進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)和任務(wù)分工；2012 年 12 月 20 日下午201

2、2 年 12 月 28 日 完成自己承擔(dān)的程序模塊并通過獨(dú)立編譯。2012 年 12 月 26 日，驗(yàn)收，學(xué)生撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。指導(dǎo)教師簽字： 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師評語：表現(xiàn)成績： 驗(yàn)收成績： 報(bào)告成績： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 2013 年 1 月 日 1目目 錄錄目目 錄錄.11 程序的功能設(shè)計(jì)程序的功能設(shè)計(jì).12 程序的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)程序的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì).22.1 概要設(shè)計(jì).22.1.1 節(jié)點(diǎn)類型和指針類型.23 程序的函數(shù)設(shè)計(jì)程序的函數(shù)設(shè)計(jì).33.1 迷宮操作.43.2 菜單選擇.64 4 函數(shù)編程及調(diào)試函數(shù)編程及調(diào)試.85 5 整體調(diào)試整體調(diào)試.126 總結(jié)總結(jié).19參考文

3、獻(xiàn)參考文獻(xiàn).20 21 需求分析需求分析1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)以一個 mn 的長方陣表示迷宮，0 和 1 分別表示迷宮中的道路和障礙，設(shè)計(jì)一個程序，對任意設(shè)定的迷宮，求出一條從入口到出口的通路，或得出沒有通路的結(jié)論。1.2 任務(wù)分析任務(wù)分析1.建立迷宮迷宮中存在通路和障礙，為了方便迷宮的創(chuàng)建，可用 0 表示通路，用 1 表示障礙，這樣迷宮就可以用 0、1 矩陣來描述。2.存儲迷宮迷宮是一個矩形區(qū)域，可以使用二維數(shù)組表示迷宮，這樣迷宮的每一個位置都可以用其行列號來唯一指定，但是二維數(shù)組不能動態(tài)定義其大小，我們可以考慮先定義一個較大的二維數(shù)組 mazem+2n+2（注：其中 m，n 分別表示迷宮

4、最大行、列數(shù)，本程序 m、n 的缺省值為 39、39，當(dāng)然，用戶也可根據(jù)需要，調(diào)整其大?。?，然后用它的前 m 行 n 列來存放元素，即可得到一個 mn 的二維數(shù)組，這樣(0,0)表示迷宮入口位置，(m-1,n-1)表示迷宮出口位置。3搜索路徑首先從迷宮的入口開始，如果該位置就是迷宮出口，則已經(jīng)找到了一條路徑，搜索工作結(jié)束。否則搜索其上、下、左、右位置是否是障礙，若不是障礙，就移動到該位置，然后再從該位置開始搜索通往出口的路徑；若是障礙就選擇另一個相鄰的位置，并從它開始搜索路徑。為防止搜索重復(fù)出現(xiàn)，則將已搜索過的位置標(biāo)記為 2，同時保留搜索痕跡，在考慮進(jìn)入下一個位置搜索之前，將當(dāng)前位置保存在一

5、個隊(duì)列中，如果所有相鄰的非障礙位置均被搜索過，且未找到通往出口的路徑，則表明不存在從入口到出口的路徑。這實(shí)現(xiàn)的是廣度優(yōu)先遍歷的算法，如果找到路徑，則為最短路徑。0 0 1 0 1 1 0 0 1 0以矩陣 1 0 0 0 1 為例，來示范一下： 3 0 0 1 0 0首先，將位置（0,0） （序號 0）放入隊(duì)列中，其前節(jié)點(diǎn)為空，從它開始搜索，其標(biāo)記變?yōu)?2，由于其只有一個非障礙位置，所以接下來移動到(0,1)（序號 1） ，其前節(jié)點(diǎn)序號為 0，標(biāo)記變?yōu)?2，然后從(0,1)移動到(1,1)（序號 2） ，放入隊(duì)列中，其前節(jié)點(diǎn)序號為 1，(1,1)存在(1，2)（序號 3） 、(2，1)（序號4

6、）兩個可移動位置，其前節(jié)點(diǎn)序號均為 2.對于每一個非障礙位置，它的相鄰非障礙節(jié)點(diǎn)均入隊(duì)列，且它們的前節(jié)點(diǎn)序號均為該位置的序號，所以如果存在路徑，則從出口處節(jié)點(diǎn)的位置，逆序就可以找到其從出口到入口的通路。如下表所示： 0 1234 5678910(0,0)(0,1)(1,1)(1,2)(2,1)(2,2)(1,3)(2,3)(0,3)(3,3)(3,4)-10122345679由此可以看出，得到最短路徑：(3,4)(3,3)(2,3)(2,2)(1,2)(1,1)(0,1)(0,0) 11 程序的功能設(shè)計(jì)程序的功能設(shè)計(jì)1.手動2.自動3.退出switch1,2,3是否為通路123退出結(jié)束輸入m，

7、n輸入m，n手動輸入數(shù)字迷宮字符迷宮自動生成下下左左上上右右迷宮無解迷宮有解輸出路徑打印通路歡迎界面 22 程序的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)程序的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)2.1 概要設(shè)計(jì)構(gòu)建一個二維數(shù)組 mazem+2n+2用于存儲迷宮矩陣自動或手動生成迷宮，即為二維數(shù)組 mazem+2n+2賦值構(gòu)建一個隊(duì)列用于存儲迷宮路徑建立迷宮節(jié)點(diǎn) struct point,用于存儲迷宮中每個節(jié)點(diǎn)的訪問情況實(shí)現(xiàn)搜索算法屏幕上顯示操作菜單2.1.1 節(jié)點(diǎn)類型和指針類型迷宮矩陣類型：int mazem+2n+2;為方便操作使其為全局變量迷宮中節(jié)點(diǎn)類型及隊(duì)列類型：struct pointint row,col,predecessor que51

8、2 33 程序的函數(shù)設(shè)計(jì)程序的函數(shù)設(shè)計(jì)主函數(shù) main()手動生成迷宮函數(shù) shoudong_maze()自動生成迷宮函數(shù) zidong_maze()將迷宮打印成圖形 print_maze()打印迷宮路徑 (若存在路徑) result_maze()入隊(duì) enqueue()出隊(duì) dequeue()判斷隊(duì)列是否為空 is_empty()訪問節(jié)點(diǎn) visit()搜索迷宮路徑 mgpath() 43.1 迷宮操作(1)手動生成迷宮void shoudong_maze(int m,int n)定義 i,j 為循環(huán)變量for(i=m)for(j=n)輸入 mazeij的值(2)自動生成迷宮void zid

9、ong_maze(int m,int n)定義 i,j 為循環(huán)變量for(i=m)for(j=n) mazeij=rand()%2 /由于 rand()產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)是從 0 到rand_max,rand_max 是定義在 stdlib.h 中的,其值至少為 32767),要產(chǎn)生從 x 到 y 的數(shù),只需要這樣寫：k=rand()%(y-x+1)+x(3)打印迷宮圖形void print_maze(int m,int n) 用 i,j 循環(huán)變量，將 mazeij輸出 、 (4)打印迷宮路徑void result_maze(int m,int n) 用 i,j 循環(huán)變量，將 mazeij輸出 、

10、5(5)搜索迷宮路徑 宮中隊(duì)列入隊(duì)操作void enqueue(struct point p)將 p 放入隊(duì)尾，tail+ 宮中隊(duì)列出隊(duì)操作struct point dequeue(struct point p)head+,返回 quehead-1 斷隊(duì)列是否為空int is_empty()返回 head=tail 的值，當(dāng)隊(duì)列為空時，返回 0 問迷宮矩陣中節(jié)點(diǎn)void visit(int row,int col,int maze4141)建立新的隊(duì)列節(jié)點(diǎn) visit_point,將其值分別賦為 row,col,head-1,mazerowcol=2,表示該節(jié)點(diǎn)以被訪問過;調(diào)用 enqueue

11、(visit_point),將該節(jié)點(diǎn)入隊(duì) 徑求解void mgpath(int maze4141,int m,int n)先定義入口節(jié)點(diǎn)為 struct point p=0,0,-1，從 maze00開始訪問。如果入口處即為障礙，則此迷宮無解，返回 0 ，程序結(jié)束。否則訪問入口節(jié)點(diǎn)，將入口節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為訪問過 mazep.rowp.col=2,調(diào)用函數(shù) enqueue(p)將該節(jié)點(diǎn)入隊(duì)。判斷隊(duì)列是否為空，當(dāng)隊(duì)列不為空時，則運(yùn)行以下操作：調(diào)用 dequeue()函數(shù)，將隊(duì)頭元素返回給 p，如果 p.row=m-1 且 p.col=n-1,即到達(dá)出口節(jié)點(diǎn)，即找到了路徑，結(jié)束如果 p.col+1n 且

12、mazep.rowp.col+1=0,說明未到迷宮右邊界，且其右 6方有通路,則 visit(p.row,p.col+1,maze),將右邊節(jié)點(diǎn)入隊(duì)標(biāo)記已訪問如果 p.row+10 且 mazep.rowp.col-1=0,說明未到迷宮左邊界，且其左方有通路,則 visit(p.row,p.col-1,maze),將左方節(jié)點(diǎn)入隊(duì)標(biāo)記已訪問如果 p.row-10 且 mazep.row-1p.col=0,說明未到迷宮上邊界，且其上方有通路,則 visit(p.row,p.col+1,maze),將上方節(jié)點(diǎn)入隊(duì)標(biāo)記已訪問訪問到出口(找到路徑)即 p.row=m-1 且 p.col=n-1,則逆序?qū)?/p>

13、路徑標(biāo)記為 3即 mazep.rowp.col=3;while(p.predecessor!=-1)p=queuep.predecessor; mazep.rowp.col=3;最后將路徑圖形打印出來。3.2 菜單選擇 while(cycle!=(-1) 手動生成迷宮 請按：1 自動生成迷宮 請按：2 退出 請按：3 scanf(%d,&i); switch(i) case 1：請輸入行列數(shù)(如果超出預(yù)設(shè)范圍則提示重新輸入) shoudong_maze(m,n); print_maze(m,n); mgpath(maze,m,n); 7 if(x!=0) result_maze(m,n);ca

14、se 2 ：請輸入行列數(shù)(如果超出預(yù)設(shè)范圍則提示重新輸入 zidong_maze(m,n); print_maze(m,n); mgpath(maze,m,n); if(x!=0) result_maze(m,n);case 3：cycle=(-1); break;（注：具體源代碼見附錄。 ） 84 4 函數(shù)編程及調(diào)試函數(shù)編程及調(diào)試在調(diào)試過程中，首先使用的是棧進(jìn)行存儲，但是產(chǎn)生的路徑是多條或不是最短路徑，所以通過算法比較，改用此算法。1. 本程序的運(yùn)行環(huán)境為 dos 操作系統(tǒng)，執(zhí)行文件為：migong_1.exe。2. 進(jìn)入演示程序后即顯示文本方式的用戶界面：3. 選擇相應(yīng)的菜單，按提示執(zhí)行程

15、序。程序相關(guān)信息程序操作菜單操作提示信息 9測試結(jié)果測試結(jié)果手動輸入迷宮 106.2 自動生成迷宮 11 125 5 整體調(diào)試整體調(diào)試#includestdlib.h#includestdio.h#define n 39#define m 39int x;int mazen+2m+2;struct pointint row,col,predecessor;queue512;int head=0,tail=0;void shoudong_maze(int m,int n)int i,j;printf(nn);printf(請按行輸入迷宮，0 表示通路，1 表示障礙:nn);for(i=0;im;

16、i+)for(j=0;jn;j+)scanf(%d,&mazeij);void zidong_maze(int m,int n)int i,j;printf(n 迷宮生成中nn);system(pause);for(i=0;im;i+)for(j=0;jn;j+) 13mazeij=rand()%2;/由于 rand()產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)是從 0 到 rand_max/rand_max 是定義在 stdlib.h 中的,其值至少為 32767)/要產(chǎn)生從 x 到 y 的數(shù),只需要這樣寫：k=rand()%(y-x+1)+x; void print_maze(int m,int n)int i,j;p

17、rintf(n 迷宮生成結(jié)果如下:nn);printf(迷宮入口n);printf();for(i=0;im;i+)printf(n);for(j=0;jn;j+) if(mazeij=0) printf();if(mazeij=1) printf();printf(迷宮出口n);void result_maze(int m,int n)int i,j;printf(迷宮通路(用表示)如下所示：nt);for(i=0;im;i+)printf(n);for(j=0;jn;j+)if(mazeij=0|mazeij=2) printf(); 14if(mazeij=1) printf();if(

18、mazeij=3) printf();void enqueue(struct point p)queuetail=p;tail+;struct point dequeue()head+;return queuehead-1;int is_empty()return head=tail;void visit(int row,int col,int maze4141)struct point visit_point=row,col,head-1;mazerowcol=2;enqueue(visit_point);int mgpath(int maze4141,int m,int n)x=1;str

19、uct point p=0,0,-1;if(mazep.rowp.col=1)printf(n=n); 15printf(此迷宮無解nn);x=0;return 0;mazep.rowp.col=2;enqueue(p);while(!is_empty()p=dequeue();if(p.row=m-1)&(p.col=n-1) break;if(p.col+1n)&(mazep.rowp.col+1=0) visit(p.row,p.col+1,maze);if(p.row+1=0)&(mazep.rowp.col-1=0) visit(p.row,p.col-1,maze);if(p.ro

20、w-1=0)&(mazep.row-1p.col=0) visit(p.row-1,p.col,maze);if(p.row=m-1&p.col=n-1)printf(n=n);printf(迷宮路徑為：n);printf(%d,%d)n,p.row,p.col);mazep.rowp.col=3;while(p.predecessor!=-1)p=queuep.predecessor;printf(%d,%d)n,p.row,p.col);mazep.rowp.col=3; 16else printf(n=n);printf(此迷宮無解！nn);x=0;return 0;void main(

21、)int i,m,n,cycle=0;while(cycle!=(-1)printf(*n);printf( 歡迎進(jìn)入迷宮求解系統(tǒng)n);printf( 設(shè)計(jì)者:李慧玲 n);printf(*n);printf( 手動生成迷宮 請按：1n);printf( 自動生成迷宮 請按：2n);printf( 退出 請按：3nn);printf(*n);printf(n);printf(請選擇你的操作：n);scanf(%d,&i);switch(i)case 1:printf(n 請輸入行數(shù)：);scanf(%d,&m); 17printf(n);printf(請輸入列數(shù)：);scanf(%d,&n);

22、while(m39)|(n39)printf(n 抱歉，你輸入的行列數(shù)超出預(yù)設(shè)范圍(0-39,0-39),請重新輸入：nn);printf(請輸入行數(shù)：);scanf(%d,&m);printf(n);printf(請輸入列數(shù)：);scanf(%d,&n);shoudong_maze(m,n);print_maze(m,n);mgpath(maze,m,n);if(x!=0) result_maze(m,n);printf(nnpress enter contiue!n); getchar();while(getchar()!=n);break;case 2:printf(n 請輸入行數(shù)：);

23、scanf(%d,&m);printf(n);printf(請輸入列數(shù)：);scanf(%d,&n);while(m39)|(n39)printf(n 抱歉，你輸入的行列數(shù)超出預(yù)設(shè)范圍(0-39,0-39),請重新輸入：nn);printf(請輸入行數(shù)：);scanf(%d,&m);printf(n);printf(請輸入列數(shù)：);scanf(%d,&n); 18zidong_maze(m,n);print_maze(m,n);mgpath(maze,m,n);if(x!=0) result_maze(m,n);printf(nnpress enter contiue!n);getchar();while(getchar()!=n);break;case 3:cycle=(-1);break;default:printf(n);printf(你的輸入有誤!n);printf(npress enter contiue!n);getchar();wh