实验二电路布线问题Word格式文档下载.docx
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1.3程序功能
随机给定一个线路分布矩阵，利用穷举法，通过栈的应用，求出从a到b的可能布线线路；
采用层次优先搜索，通过队列的应用，求出a到b的最优布线线路。
1.4测试数据
测试数据为随机生成的矩阵。
2.概要设计
2.1抽象数据类型
需要定义一个位置类型的数据，里面包含int型的x和y坐标，用来记录位置信息；
再定义一个SWire的通道块数据类型，里面包含该通道块的位置数据，在路径上的序号和方向信息；
另外还需要构建栈和队列的基本结构类型。
2.2主程序流程及各模块之间的调用关系
3.详细设计
3.1存储结构实现
typedefstruct{//位置
intx;
inty;
}Position;
typedefstruct{//移动标记
intord;
Positionseat;
intdi;
}SWire;
typedefstruct{//栈
SWire*base;
SWire*top;
intstacksize;
}Stack;
typedefstructQNode{//队列
Positiondata;
structQNode*next;
}QNode,*QP;
typedefstruct{
QPfron;
QPrear;
}LinkQ;
3.2负责模块的伪码算法
（1）intWirePath（int**Board,Positionstart,Positionfinish）{
//寻找路径算法
//若有从电路板的入口start到出口end的通道，则求得一条存放在栈中
//（从栈底到栈顶）
InitStack（S）;
curpos=start;
//设定当前位置为入口位置
curstep=1;
//探索第一步
do{
if（Pass（S,curpos））{//当前位置可通过，即是未曾走到的通道块
FootPrint（curpos）;
//留下足迹
e=（curstep,curpos,1）;
Push（S,e）;
//加入路径
if（curpos==finish）{//到达出口（终点）
PrintStack（S）;
//输出路径
Printf（电路板的搜寻图）
}
return1;
//返回
NextPos（curpos,1）;
//下一位置是当前位置的东邻
curstep++;
//探索下一步
else{//当前位置不能通过
Pop（S,e）;
if（S.top!
=S.base）{//栈空
while（e.di==5&
&
S.top!
=S.base）{
MarkPrint（e.seat）;
//留下不能通过的标记，并退回一步
if（e.di<
5）{
e.di++;
//换下一个方向探索
NextPos（e.seat,e.di）;
//设定当前位置是该新方向
//上的相邻块
curpos.x=e.seat.x;
curpos.y=e.seat.y;
}while（S.base!
=S.top）;
printf（没有通路）;
printf（电路板的搜寻图）;
return0;
}
（2）intFindShortWay（int**Board,Positionstart,Positionfinish）{
//搜寻最短布线路径算法
if（finish==start）{//到达终点，结束
MShortPath=0;
//标记当前位置
if（Board[start.x][start.y]==0）{没有通路!
return0;
Board[start.x][start.y]=2;
//有通路，则令其值为2
while
（1）{//将第一个通道块赋值2，并将其相邻通道块从右开始，按顺时
//针依次入队列，当队列不空时，出队列一个通道块，对其相邻通道块做相
//同操作，直至所有的未标记通路通道块都被标记后为止。
for（i=1;
i<
5;
i++）{//对其相邻通道块赋值
neighbour=curpos;
NextPos（neighbour,i）;
if（Board[neighbour.x][neighbour.y]==1||Board[neighbour.x][neighbour.y]==-1||Board[neighbour.x][neighbour.y]==-3）{//该通道块可通过且未标记
Board[neighbour.x][neighbour.y]=Board[curpos.x][curpos.y]+1;
//值+1
if（neighbour==finish）break;
//到达终点，结束
EnQ（Q,neighbour）;
//将该通道块入队列
}//if
}//for
//已全部标记，结束循环
if（Q.fron==Q.rear）{return0;
}//没有通路，结束
DeQ（Q,curpos）;
//出队列
}//while
//反向搜寻最短布线路径
MShortPath=Board[neighbour.x][neighbour.y]-2;
path[MShortPath]=（0,0）;
curpos=finish;
//标记当前位置为结束位置
for（j=MShortPath-1;
j>
=0;
j--）{//反向搜索最短路径
path[j]=curpos;
for（i=0;
i++）{//在相邻通道块中找符合的标记值
if（Board[neighbour.x][neighbour.y]==j+2）{break;
curpos=neighbor;
//当前位置为相邻通道块
printf（输出最短布线路径）;
printf（输出最短路径搜寻矩阵）;
4.调试分析
4.1问题分析与解决方法
（1）寻找可能路径
若当前位置可通过，则纳入当前路径，并继续朝着下一位置探索，即切换下一位置为当前位置，如此重复直至到达出口；
若当前位置不可通，则应顺着来向退回到前一通道块，然后朝着除来向之外的其他方向继续探索；
若该通道块的四周4个方块均不可通，则应从当前路径上删除该通道块。
所谓下一位置指的是当前位置四周4个方向（东南西北）上相邻的方块。
假设以栈S记录当前路径，则栈顶中存放的是当前路径上的最后一个通道块。
由此，纳入路径的操作即为当前位置入栈；
从当前路径上删除前一通道块的操作即为出栈。
通过入栈和出栈操作，使得当前位置找寻到出口位置，从而实现对迷宫一个可能路径的求解。
（2）寻找最优路径
标记当前位置，通过队列，将当前位置周围的四个通道块入队列，将当前位置标记值m后，出队列，对该通道块执行相同的操作，并标记值m++，通过循环操作，直到当前位置为出口时终止。
借助队列，通过循环操作，使每个通道块都被赋值。
然后标记当前位置为出口，从出口向入口寻找符合递减值的通道块，从而确定出最短路径。
4.2算法的时空分析
时间复杂度：
空间复杂度：
4.3算法的改进设想
通过对搜寻可能路径的算法改进，实现能够同时输出多条可能路径的功能。
而最优路径也有可能有多条，因此可以改进搜索最优路径的算法，使其能够输出全部的最优路径。
可以考虑加入多重标记的方法实现。
4.4经验和体会
电路板布线问题实际上就是迷宫求解问题，电路板上的布线要求可以转化成迷宫的通路和不通路的问题，当电线可以经过该点时，该点即为通路，而当电线不能经过该点时，它即为死路，利用1,0分别表示通路和死路，就可以建立类似迷宫求解的模型，通过栈和队列的一系列数据结构的辅助，来求解迷宫问题。
5.使用说明
运行程序，系统会自动给出一个随机电路板矩阵，自动输出一个可能的布线路径和最优布线路径，并给出搜寻路径的标记图；
若该电路板不存在可行路径，则会提示没有通路。
6.测试结果（截屏）
（1）随机生成的电路板矩阵：
（2）可能布线路径：
（3）最短布线路径：
7.附录
7.1个人负责模块的程序代码
intWirePath（int**Board,Positionstart,Positionfinish）{//寻找路径算法
inti,j;
StackS;
SWiree;
Positioncurpos;
intcurstep;
curpos.x=start.x;
curpos.y=start.y;
if（Pass（S,curpos））{//当前位置可通过，即未走过
e.ord=curstep;
e.seat.x=curpos.x;
e.seat.y=curpos.y;
e.di=1;
if（curpos.x==finish.x&
curpos.y==finish.y）{//到达终点
printf（"
\n搜寻路径图（-3表示布线，-1表示死路）：
\n"
）;
n;
i++）{
for（j=0;
j<
j++）{
%d\t"
Board[i][j]）;
//下一个位置是当前位置的东邻
//留下不能通过标记
//退一步
//换下一个方向探索
//设定当前位置是该新方向上的相邻块
没有通路!
\n\n搜寻路径图（-3表示布线，-1表示死路）：
i
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