數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)-迷宮問(wèn)題(2)

1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)課程名稱：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題目：迷宮設(shè)計(jì)系別：軟件學(xué)院專業(yè)：移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用開發(fā)班級(jí)： 15 級(jí)移動(dòng) 1 班姓名：黃國(guó)峰學(xué)期：2016-2017第一學(xué)期指導(dǎo)教師：李博時(shí)間：2016 年 12月目錄第一部分需求分析第二部分詳細(xì)設(shè)計(jì)第三部分調(diào)試分析第四部分用戶手冊(cè)第五部分測(cè)試結(jié)果第六部分附錄第七部分參考文獻(xiàn)一、 需求分析1 、對(duì)于給定的一個(gè)迷宮，給出一個(gè)出口和入口，找一條從入口到出口的通路，并把這條通路顯示出來(lái)；如果沒有找到這樣的通路給出沒有這樣通路的信息。2、可以用一個(gè)m n的長(zhǎng)方陣表示迷宮，0和1分別表示迷宮中的通路和障礙。設(shè)計(jì)一個(gè)程序，對(duì)任意設(shè)定的迷宮，求出一條從入口到出口的通路，或得出

2、沒有通路的結(jié)論。3、編寫一個(gè)求解迷宮的非遞歸程序。求得的通路以三元組（i ， j ， d） 的形式輸出，其中： （i ， j） 指示迷宮中的一個(gè)坐標(biāo)， d 表示走到下一坐標(biāo)的方向。4、手動(dòng)設(shè)置迷宮是任意給定的，所以程序要能夠?qū)o定的迷宮生成對(duì)應(yīng)的矩陣表示，所以程序的輸入包括了矩陣的行數(shù)、列數(shù)、迷宮內(nèi)墻的個(gè)數(shù)、迷宮內(nèi)墻的坐標(biāo)、所求的通路的入口坐標(biāo)、出口坐標(biāo)。5、自動(dòng)生成的迷宮原理很簡(jiǎn)單，因?yàn)? 和 1 分別代表通道和障礙物，所以只需要隨機(jī)生成0 和 1 然后再給最外圍都賦值為 1，就形成了新的迷宮。二、詳細(xì)設(shè)計(jì)1 、計(jì)算機(jī)解迷宮通常用的是“窮舉求解“方法，即從人口出發(fā)，順著某一個(gè)方向進(jìn)行探索，若

3、能走通，則繼續(xù)往前進(jìn)；否則沿著原路退回，換一個(gè)方向繼續(xù)探索，直至出口位置，求得一條通路。假如所有可能的通路都探索到而未能到達(dá)出口，則所設(shè)定的迷宮沒有通路?？梢远S數(shù)組存儲(chǔ)迷宮數(shù)據(jù)，通常設(shè)定入口點(diǎn)的下標(biāo)為 （1 ， 1） ，出口點(diǎn)的下標(biāo)為 （n ， n） 。為處理方便起見，可在迷宮的四周加一圈障礙。對(duì)于迷宮中任一位置，均可約定有東、南、西、北四個(gè)方向可通。2、如果在某個(gè)位置上四個(gè)方向都走不通的話，就退回到前一個(gè)位置，換一個(gè)方向再試，如果這個(gè)位置已經(jīng)沒有方向可試了就再退一步，如果所有已經(jīng)走過(guò)的位置的四個(gè)方向都試探過(guò)了，一直退到起始點(diǎn)都沒有走通，那就說(shuō)明這個(gè)迷宮根本不通。3、所謂 "走不通

4、 "不單是指遇到 "墻擋路 " ，還有 " 已經(jīng)走過(guò)的路不能重復(fù)走第二次 " ，它包括 " 曾經(jīng)走過(guò)而沒有走通的路" 。顯然為了保證在任何位置上都能沿原路退回， 需要用一個(gè)" 后進(jìn)先出 "的結(jié)構(gòu)即棧來(lái)保存從入口到當(dāng)前位置的路徑。并且在走出出口之后，棧中保存的正是一條從入口到出口的路徑。4、若當(dāng)前位置“可通” ，則納入“當(dāng)前路徑” ，并繼續(xù)朝“下一位置”探索；若當(dāng)前位置“不可通” ，則應(yīng)順著“來(lái)的方向”退回到“前一通道塊” ，然后朝著除“來(lái)向”之外的其他方向繼續(xù)探索；若該通道塊的四周四個(gè)方塊均“不可通” ，

5、則應(yīng)從“當(dāng)前路徑”上刪除該通道塊。所謂“下一位置”指的是“當(dāng)前位置”四周四個(gè)方向（東、南、西、北）上相鄰的方塊。假設(shè)以棧S 記錄“當(dāng)前路徑” ，則棧頂中存放的是“當(dāng)前路徑上最后一個(gè)通道塊” 。 由此， “納入路徑” 的操作即為 “當(dāng)前位置入棧” ；“從當(dāng)前路徑上刪除前一通道塊”的操作即為“出?！?。5、找通路的程序的關(guān)鍵部分可以表示如下：do若當(dāng)前位置可通，則將當(dāng)前位置插入棧頂； / 納入路徑若該位置是出口位置，則算法結(jié)束；/ 此時(shí)棧中存放的是一條從入口位置到出口位置的路徑否則切換當(dāng)前位置的東鄰方塊為新的當(dāng)前位置；否則若棧不空且棧頂位置尚有其他方向未被探索，則設(shè)定新的當(dāng)前位置為 : 沿順時(shí)針方

6、向旋轉(zhuǎn)找到的棧頂位置的下一相鄰塊；若棧不空但棧頂位置的四周均不可通，則 刪去棧頂位置； / 從路徑中刪去該通道塊若棧不空，則重新測(cè)試新的棧頂位置，直至找到一個(gè)可通的相鄰塊或出棧至?？眨?while （ 棧不空 ） ；6 、程序中用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析： 程序中用了順序棧保存當(dāng)前找到的路徑，當(dāng)前位置不可通時(shí)，可以出棧，退回到前一個(gè)位置再繼續(xù)探索通路，棧的定義如下：struct SqStackSElemType *base; / 在棧構(gòu)造之前和銷毀之后， base 的值為 NULLSElemType *top; / 棧頂指針int stacksize; / 當(dāng)前已分配的存儲(chǔ)空間，以元素為單位; / 順序

7、棧 棧中元素的類型結(jié)構(gòu)程序中先定義了一個(gè)表示坐標(biāo)的類型結(jié)構(gòu)：struct PosType /迷宮坐標(biāo)位置類型int x; /行值int y; /列值；棧中元素的類型結(jié)構(gòu)如下：struct SElemType 棧的元素類型int ord; 通道塊在路徑上的序號(hào)PosType seat; 通道塊在迷宮中的坐標(biāo)位置int di; /從此通道塊走向下一通道塊的方向（03表示東;7、主函數(shù)的流程圖輸入迷宮的行數(shù)列數(shù)（包括外墻）設(shè)置外墻設(shè)置內(nèi)墻顯示當(dāng)前輸入所求通路的起點(diǎn)終點(diǎn)坐標(biāo)輸出沒有顯示當(dāng)前含有通路的迷宮結(jié)構(gòu)輸出從起點(diǎn)到終點(diǎn)的坐標(biāo)手動(dòng)設(shè)置自動(dòng)生三、調(diào)試分析1、對(duì)于程序的設(shè)計(jì)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，先設(shè)計(jì)一個(gè)整體的

8、輪廓然后再慢慢的增 加程序的功能，這樣能夠有效的減少錯(cuò)誤，功能慢慢的增加，在前一步的程 序運(yùn)行通過(guò)之后再繼續(xù)增加功能，這樣在檢查錯(cuò)誤的時(shí)候比較有目的性，提高寫程序的效率。2、對(duì)于程序中的錯(cuò)誤，如果遇到說(shuō)變量沒有定義或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)沒定義的錯(cuò)誤，可能是由于你在定義這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變量時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還沒有定義，也就是說(shuō)在定義此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變量的語(yǔ)句要放在聲明這種結(jié)構(gòu)體之后。3、在寫程序時(shí)要注意printf 和 scanf 語(yǔ)句的格式，格式不對(duì)會(huì)得不到你想要的結(jié)果。4、寫程序時(shí)一定要瞻前顧后，前后一致，包括名稱、數(shù)據(jù)類型等等。四、用戶手冊(cè)在使用程序時(shí)嚴(yán)格按照程序給出的提示一步一步來(lái)，下面給出程序正常執(zhí)行的步驟：

9、1、程序會(huì)提示“請(qǐng)輸入迷宮的行數(shù)，列數(shù)（包括外墻） ： ” ，這時(shí)就需要輸入表示迷宮的二維數(shù)組的行數(shù)和列數(shù)， 需要注意的是由于我們?cè)诿詫m周圍加了一道墻，所以要輸入的行列數(shù)要比實(shí)際表示迷宮的行列數(shù)多兩行兩列。 、 程序提示 “請(qǐng)輸入迷宮內(nèi)墻單元數(shù)： ” ， 此時(shí)需要輸入迷宮中墻的數(shù)目。3、程序提示“請(qǐng)依次輸入迷宮內(nèi)墻每個(gè)單元的行數(shù)，列數(shù)：” ，此時(shí)要輸入迷宮中所有墻的坐標(biāo)，我們用數(shù)組中的一個(gè)元素來(lái)表示墻。4、在輸入了迷宮所有內(nèi)墻的坐標(biāo)后，程序會(huì)顯示出迷宮的結(jié)構(gòu)，然后程序會(huì)提示 “請(qǐng)輸入起點(diǎn)的行數(shù)， 列數(shù)： ” ， 此時(shí)需要輸入所求通路的起點(diǎn)坐標(biāo)。5、程序提示“請(qǐng)輸入終點(diǎn)的行數(shù)，列數(shù)：” ，此時(shí)需

10、要輸入所求通路的終點(diǎn)的坐標(biāo)。6、終點(diǎn)坐標(biāo)輸入完畢之后，程序會(huì)顯示出兩種運(yùn)行的結(jié)果，一種是輸出了迷宮的結(jié)構(gòu)，此時(shí)迷宮中已包含了所找的通路，用連續(xù)的數(shù)字表示出了通路在迷宮中是如何走的，此時(shí)迷宮中的-1表示找通路時(shí)走過(guò)的單元但是通路 不通。注意：再輸入內(nèi)墻單元的坐標(biāo)是一定要細(xì)心，不要錯(cuò)輸，也不要漏輸。否則程序會(huì)出錯(cuò)。五、測(cè)試結(jié)果 迷宮的測(cè)試數(shù)據(jù)如下：左上角(1 , 1)為入口，右下角(9, 8)為出口。1 2 3 4 5 6 7 8001000100010001000001101011100100001000001000101011110011100010111000000程序的測(cè)試結(jié)果為:1、 程

11、序的開始界面六、附錄（附有完整的源程序）源程序如下：#include <stdio.h>#include <stdlib.h># define TRUE 1# define FALSE 0# define OK 1# define ERROR 0# define OVERFLOW -2# define STACKINCREMENT 10# define STACK_INIT_SIZE 100/ 初始長(zhǎng)度 typedef int Status;struct PosType /坐標(biāo)豎直為x,橫為yint x;int y;struct SElemType int ord; /

12、 序號(hào) 1， 2， 3， 4， 5， 6 路徑的序號(hào)PosType seat; / 坐標(biāo)int di; / 移動(dòng)方向：上下左右;struct SqStack SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;SqStack S;#define MAXLENGTH 30typedef int MazeTypeMAXLENGTHMAXLENGTH; / 將數(shù)組做成地圖。 MazeType m; / 宏定義，定義一個(gè)數(shù)組地圖int curstep=2; / curstep 代表的是足跡，走過(guò)的路Status InitStack(SqStack &S)

13、S.base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE *sizeof(SElemType);/ 開空間， 棧底是表頭if(!S.base) exit(OVERFLOW);/ 檢查是否開辟成功S.top=S.base;/ 設(shè)為空棧S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;/ 設(shè)置長(zhǎng)度 return OK;Status Pop(SqStack &S,SElemType &e)/ 得到棧頂元素if(S.base=S.top) return ERROR;/ 檢查是否為空棧 ，若為空則沒有棧頂 e=*-S.top; /棧的特殊存儲(chǔ)方式retu

14、rn OK;Status StackEmpty(SqStack &S)/ 判斷是否為空 if(!S.base) return ERROR;if(S.base=S.top) return TRUE;/ 為空 else return FALSE;Status Push(SqStack &S,SElemType e)/ 進(jìn)棧if(S.top-S.base>=S.stacksize)/ 棧不滿 S.base=(SElemType *) realloc (S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT) * sizeof(SElemType);/ 開空間if(

15、!S.base) exit(OVERFLOW);/ 檢查是否開空間成功S.top=S.base+S.stacksize;S.stacksize+=STACKINCREMENT;*S.top+=e;/ 壓進(jìn)棧里面return OK;Status Pass(PosType a)/ 傳參傳的是當(dāng)前位置的坐標(biāo) / 檢查當(dāng)前位置是墻還是通道if(ma.xa.y=0)return OK; elsereturn ERROR;Status FootPrint(PosType a)/ 對(duì)已經(jīng)走過(guò)的路做成標(biāo)記1 ， 2， 3， 4. 。ma.xa.y=curstep;PosType NextPos(PosType

16、 c,int di)/0-3 上下左右/ 作用是移動(dòng)一個(gè)位置，所以需要傳進(jìn)來(lái)位置，移動(dòng)方向，畢竟位移量已經(jīng)確定為 1PosType direc4=-1,0,1,0,0,-1,0,1;/上下左右c.x+=direcdi.x;c.y+=direcdi.y;return c;void MarkPrint(PosType a)/ 走不通ma.xa.y=-1;/ 此路不通void Print(int x,int y) /迷宮的輸出int i,j;for(i=0;i<x;i+)for(j=0;j<y;j+)if(mij=1)printf(" ");elseprintf(&q

17、uot; 匚"); printf("n");void Print1(int x,int y)/ 有通路的迷宮的輸出int i,j;for(i=0;i<x;i+)for(j=0;j<y;j+)if(mij=1) printf(" ");else if(mij=-1|mij=0)printf(" 匚 ");else if(mij>=2) printf(""); printf("n");Status MazePath(PosType start,PosType end)/

18、找通路InitStack(S);/ 保存可以走的路徑SElemType e;PosType curpos=start;/curpos 是指當(dāng)前位置，將開始位置設(shè)為當(dāng)前位置 doif(Pass(curpos)/ 如果當(dāng)前位置的序號(hào)為0，即此位置不是迷宮中的墻即為能走的路。 FootPrint(curpos);/ 留下標(biāo)記e.ord=curstep; / 輸出的時(shí)候的 1， 2， 3， 4， 5e.di=0;Push(S,e);/ 將這一步記錄，壓進(jìn)棧中curstep+; / 再走一步 和 ord 一個(gè)性質(zhì)，路徑的步數(shù)if(curpos.x=end.x&&curpos.y=end.

19、y) return TRUE;/ 如果已經(jīng)是出口就完 成棧的記錄curpos=NextPos(curpos,e.di);/ 否則就 走一步else/ 如果當(dāng)前位置是走過(guò)得 意思就是它的 序號(hào)不是 0if(!StackEmpty(S)/ 判斷棧是不是空，不是空就后退到上一步Pop(S,e);/ 后退到上一步 curstep-;while(e.di=3&&!StackEmpty(S)/ 后退直到 找到能走的路 MarkPrint(e.seat);Pop(S,e); curstep-; if(e.di<3)/0 3代表上下左右e.di+;Push(S,e);curstep+;c

20、urpos=NextPos(e.seat,e.di);/ 下一步怎么移動(dòng)while(!StackEmpty(S);return FALSE;void Auto_maze(int x,int y)int i,j;printf("n 迷宮生成中nn");system("pause");for(i=0;i<x;i+)for(j=0;j<y;j+)mij=rand()%2;void GenerateMaze(int x,int y)/ 生成迷宮地圖int i,j;int x1,y1;/ 障礙物坐標(biāo)for(i=0;i<y;i+)m0i=1;mx-

21、1i=1;for(j=0;j<x;j+) mj0=1;mjy-1=1;for(i=1;i<x-1;i+)for(j=1;j<y-1;j+)mij=0;printf（" 輸入迷宮里面阻礙物的個(gè)數(shù):"）;scanf("%d",&j);printf(" 請(qǐng)輸入迷宮中障礙物坐標(biāo)： n");for(i=0;i<j;i+)scanf("%d%d",&x1,&y1);mx1y1=1;printf("I*n");Print(x,y);printf("I*

22、迷宮圖迷宮圖*n");void Movingdirection(SElemType a)/ 用來(lái)顯示迷宮通路怎么走的switch(a.di)case 0:printf("%d%3dTbreak;case 1:printf("%d%3d break;case 2:printf("%d%3d break;case 3:printf("%d%3d break;void MazePathway(PosType begin,PosType end,int x,int y)/ 顯示迷宮通路圖 SElemType a;SqStack T;InitStack(

23、T);if(MazePath(begin,end)printf(" 迷宮通路如下圖所示:n");Print1(x,y);while(!StackEmpty(S)Pop(S,a);Push(T,a);printf(" 找到的路徑用坐標(biāo)表示如下 :n");while(!StackEmpty(T)Pop(T,a);Movingdirection(a); elseprintf(" 迷宮中沒有出路。 n");int main()PosType begin,end;int x,y;int n;int i,j;while(1) printf("*1.手動(dòng)輸入。*n");printf("*2.自動(dòng)生成。*n");printf("*3.退 出。*n");printf(" 請(qǐng)輸入： ")