迷宫求解数据结构课程设计报告 3讲解Word下载.docx
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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”。
问题分析：
1.迷宫的建立：
迷宫中存在通路和障碍，为了方便迷宫的创建，可用0表示通路，用1表示障碍，这样迷宫就可以用0、1矩阵来描述，
2.迷宫的存储：
迷宫是一个矩形区域，可以使用二维数组表示迷宫，这样迷宫的每一个位置都可以用其行列号来唯一指定，但是二维数组不能动态定义其大小，我们可以考虑先定义一个较大的二维数组maze[M+2][N+2],然后用它的前m行n列来存放元素，即可得到一个m×
n的二维数组，这样（0,0）表示迷宫入口位置，（m-1,n-1）表示迷宫出口位置。
注：
其中M，N分别表示迷宫最大行、列数，本程序M、N的缺省值为39、39，当然，用户也可根据需要，调整其大小。
3.迷宫路径的搜索：
首先从迷宫的入口开始，如果该位置就是迷宫出口，则已经找到了一条路径，搜索工作结束。
否则搜索其上、下、左、右位置是否是障碍，若不是障碍，就移动到该位置，然后再从该位置开始搜索通往出口的路径；
若是障碍就选择另一个相邻的位置，并从它开始搜索路径。
为防止搜索重复出现，则将已搜索过的位置标记为2，同时保留搜索痕迹，在考虑进入下一个位置搜索之前，将当前位置保存在一个队列中，如果所有相邻的非障碍位置均被搜索过，且未找到通往出口的路径，则表明不存在从入口到出口的路径。
这实现的是广度优先遍历的算法，如果找到路径，则为最短路径。
以矩阵00101为例，来示范一下
10010
10001
00100
首先，将位置（0,0）（序号0）放入队列中，其前节点为空，从它开始搜索，其标记变为2，由于其只有一个非障碍位置，所以接下来移动到（0,1）（序号1），其前节点序号为0，标记变为2，然后从（0,1）移动到（1,1）（序号2），放入队列中，其前节点序号为1，（1,1）存在（1，2）（序号3）、（2，1）（序号4）两个可移动位置，其前节点序号均为2.对于每一个非障碍位置，它的相邻非障碍节点均入队列，且它们的前节点序号均为该位置的序号，所以如果存在路径，则从出口处节点的位置，逆序就可以找到其从出口到入口的通路。
如下表所示：
012345678910
（0,0）
（0,1）
（1,1）
（1,2）
（2,1）
（2,2）
（1,3）
（2,3）
（0,3）
（3,3）
（3,4）
-1
2
3
4
5
6
7
9
由此可以看出，得到最短路径：
（3,4）（3,3）（2,3）（2,2）（1,2）（1,1）（0,1）（0,0）
1.3概要设计
1.①构建一个二维数组maze[M+2][N+2]用于存储迷宫矩阵
②自动或手动生成迷宫，即为二维数组maze[M+2][N+2]赋值
③构建一个队列用于存储迷宫路径
④建立迷宫节点structpoint,用于存储迷宫中每个节点的访问情况
⑤实现搜索算法
⑥屏幕上显示操作菜单
2.本程序包含10个函数：
（1）主函数main（）
（2）手动生成迷宫函数shoudong_maze（）
（3）自动生成迷宫函数zidong_maze（）
（4）将迷宫打印成图形print_maze（）
（5）打印迷宫路径（若存在路径）result_maze（）
（6）入队enqueue（）
（7）出队dequeue（）
（8）判断队列是否为空is_empty（）
（9）访问节点visit（）
（10）搜索迷宫路径mgpath（）
1.4流程图：
1.5详细设计
实现概要设计中定义的所有数据类型及操作的伪代码算法
1.节点类型和指针类型
迷宫矩阵类型：
intmaze[M+2][N+2];
为方便操作使其为全局变量
迷宫中节点类型及队列类型：
structpoint{introw,col,predecessor}que[512]
2.迷宫的操作
（1）手动生成迷宫
voidshoudong_maze（intm,intn）
{定义i,j为循环变量
for（i<
=m）
for（j<
=n）
输入maze[i][j]的值
}
（2）自动生成迷宫
voidzidong_maze（intm,intn）
maze[i][j]=rand（）%2//由于rand（）产生的随机数是从0到RAND_MAX,RAND_MAX是定义在stdlib.h中的,其值至少为32767）,要产生从X到Y的数,只需要这样写：
k=rand（）%（Y-X+1）+X;
（3）打印迷宫图形
voidprint_maze（intm,intn）
{用i,j循环变量，将maze[i][j]输出□、■}
（4）打印迷宫路径
voidresult_maze（intm,intn）
{用i,j循环变量，将maze[i][j]输出□、■、☆}
（5）搜索迷宫路径
①迷宫中队列入队操作
voidenqueue（structpointp）
{将p放入队尾，tail++}
②迷宫中队列出队操作
structpointdequeue（structpointp）
{head++,返回que[head-1]}
③判断队列是否为空
intis_empty（）
{返回head==tail的值，当队列为空时，返回0}
④访问迷宫矩阵中节点
voidvisit（introw,intcol,intmaze[41][41]）
{建立新的队列节点visit_point,将其值分别赋为row,col,head-1,maze[row][col]=2,表示该节点以被访问过;
调用enqueue（visit_point）,将该节点入队}
⑤路径求解
voidmgpath（intmaze[41][41],intm,intn）
{先定义入口节点为structpointp={0,0,-1},从maze[0][0]开始访问。
如果入口处即为障碍，则此迷宫无解，返回0，程序结束。
否则访问入口节点，将入口节点标记为访问过maze[p.row][p.col]=2,调用函数enqueue（p）将该节点入队。
判断队列是否为空，当队列不为空时，则运行以下操作：
{调用dequeue（）函数，将队头元素返回给p，
如果p.row==m-1且p.col==n-1,即到达出口节点，即找到了路径，结束
如果p.col+1<
n且maze[p.row][p.col+1]==0,说明未到迷宫右边界，且其右方有通路,则visit（p.row,p.col+1,maze）,将右边节点入队标记已访问
如果p.row+1<
m且maze[p.row+1][p.col]==0,说明未到迷宫下边界，且其下方有通路,则visit（p.row+1,p.col,maze）,将下方节点入队标记已访问
如果p.col-1>
0且maze[p.row][p.col-1]==0,说明未到迷宫左边界，且其左方有通路,则visit（p.row,p.col-1,maze）,将左方节点入队标记已访问
如果p.row-1>
0且maze[p.row-1][p.col]==0,说明未到迷宫上边界，且其上方有通路,则visit（p.row,p.col+1,maze）,将上方节点入队标记已访问
访问到出口（找到路径）即p.row==m-1且p.col==n-1,则逆序将路径标记为3即maze[p.row][p.col]==3;
while（p.predecessor!
=-1）
{p=queue[p.predecessor];
maze[p.row][p.col]==3;
最后将路径图形打印出来。
3.菜单选择
while（cycle!
=（-1））
手动生成迷宫请按：
自动生成迷宫请按：
退出请按：
scanf（"
%d"
&
i）;
switch（i）
{case1：
请输入行列数（如果超出预设范围则提示重新输入）
shoudong_maze（m,n）;
print_maze（m,n）;
mgpath（maze,m,n）;
if（X!
=0）result_maze（m,n）;
case2：
请输入行列数（如果超出预设范围则提示重新输入）
zidong_maze（m,n）;
print_maze（m,n）;
mgpath（maze,m,n）;
if（X!
case3：
cycle=（-1）;
break;
具体源代码见附录
1.6调试分析
1.在调试过程中，首先使用的是栈进行存储，但是产生的路径是多条或不是最短路径，所以通过算法比较，改用此算法
2.调试过程出现了最多60个错误。
后经多次调试检查，发现有些格式问题没有注意
比如函数括号的放置等。
1.7运行结果及分析
1.手动输入迷宫
2.自动输入迷宫
第二部分课程设计总结
通过这段时间的数据结构课程设计，本人对计算机的应用，数据结构的作用以及C语言的使用都有了更深的了解。
尤其是C语言的进步让我深刻的感受到任何所学的知识都需要实践，没有实践就无法真正理解这些知识以及掌握它们，使其成为自己的财富。
在理论学习和上机实践的各个环节中，通过自主学习和认真听老师讲课分析，我收获了不少。
当然也遇到不少的问题，也正是因为这些问题引发的思考给我带了收获。
从当初不喜欢上机写程序到现在能主动写程序，从当初拿着程序不只如何下手到现在知道如何分析问题，如何用专业知识解决实际问题的转变，我发现无论是专业知识还是动手能力，自己都有很大程度的提高。
在这段时间里，我对for、while等的循环函数用法更加熟悉，逐渐形成了较好的编程习惯。
在老师的指导帮助下，同学们课余时间的讨论中，这些问题都一一得到了解决。
在程序的调试能力上，无形中得到了许多的提高。
例如：
头文件的使用，变量和数组的范围问题，定义变量时出现的问题等等。
在实际的上机操作过程中，不仅是让我们了解数据结构的理论知识，更重要的是培养解决实际问题的能力，所以相信通过此次实习可以提高我们分析设计能力和编程能力，为后续课程的学习及实践打下良好的基础。
时间过得真快，大学生活不知不觉就走过了一学期，这一学期的大学学习和课程实践阶段的提高，使我们本身知识得到提高的同时，也增强了我们对未来工作的信心，我们相信自己未来两年半的学习更使我们有能力胜任将来的工作。
附录：
#include<
stdlib.h>
stdio.h>
#defineN39
#defineM39
intX;
intmaze[N+2][M+2];
structpoint{
introw,col,predecessor;
}queue[512];
inthead=0,tail=0;
voidshoudong_maze（intm,intn）{
inti,j;
printf（"
\n\n"
）;
请按行输入迷宫，0表示通路，1表示障碍:
for（i=0;
i<
m;
i++）
for（j=0;
j<
n;
j++）
maze[i][j]）;
voidzidong_maze（intm,intn）{
\n迷宫生成中……\n\n"
system（"
pause"
maze[i][j]=rand（）%2;
//由于rand（）产生的随机数是从0到RAND_MAX（最大）
//RAND_MAX是定义在stdlib.h中的,其值至少为32767）
//要产生从X到Y的数,只需要这样写：
voidprint_maze（intm,intn）{
inti,j;
printf（"
\n迷宫生成结果如下:
迷宫入口\n"
↓"
for（i=0;
i++）{
printf（"
\n"
for（j=0;
j++）{
if（maze[i][j]==0）printf（"
□"
if（maze[i][j]==1）printf（"
■"
}
→迷宫出口\n"
voidresult_maze（intm,intn）{
迷宫通路（用☆表示）如下所示：
\n\t"
j++）{
if（maze[i][j]==0||maze[i][j]==2）printf（"
if（maze[i][j]==3）printf（"
☆"
}
voidenqueue（structpointp）{
queue[tail]=p;
tail++;
structpointdequeue（）{
head++;
returnqueue[head-1];
intis_empty（）{
returnhead==tail;
voidvisit（introw,intcol,intmaze[41][41]）{
structpointvisit_point={row,col,head-1};
maze[row][col]=2;
enqueue（visit_point）;
intmgpath（intmaze[41][41],intm,intn）{
X=1;
structpointp={0,0,-1};
if（maze[p.row][p.col]==1）{
printf（"
\n===============================================\n"
此迷宫无解\n\n"
X=0;
return0;
maze[p.row][p.col]=2;
enqueue（p）;
while（!
is_empty（））{
p=dequeue（）;
if（（p.row==m-1）&
&
（p.col==n-1））break;
if（（p.col+1<
n）&
（maze[p.row][p.col+1]==0））visit（p.row,p.col+1,maze）;
if（（p.row+1<
m）&
（maze[p.row+1][p.col]==0））visit（p.row+1,p.col,maze）;
if（（p.col-1>
=0）&
（maze[p.row][p.col-1]==0））visit（p.row,p.col-1,maze）;
if（（p.row-1>
（maze[p.row-1][p.col]==0））visit（p.row-1,p.col,maze）;
if（p.row==m-1&
p.col==n-1）{
\n==================================================================\n"
迷宫路径为：
（%d,%d）\n"
p.row,p.col）;
maze[p.row][p.col]=3;
while（p.predecessor!
{
p=queue[p.predecessor];
printf（"
maze[p.row][p.col]=3;
}
else{
\n=============================================================\n"
此迷宫无解！
return0;
voidmain（void）
{
inti,m,n,cycle=0;
while（cycle!
=（-1））{
********************************************************************************\n"
欢迎进入迷宫求解系统\n"
设计者:
张增荣\n"
→_→手动生成迷宫请按：
1\n"
→_→自动生成迷宫请按：
2\n"
→_→退出请按：
3\n\n"
请选择你的操作：
scanf（"
switch（i）{
case1:
\n请输入行数：
"
scanf（"
m）;
请输入列数：
scanf（"
n）;
while（（m<
=0||m>
39）||（n<
=0||n>
39））{
printf（"
\n抱歉，你输入的行列数超出预设范围（0-39,0-39）,请重新输入：
请输入行数：
}
shoudong_maze（m,n）;
print_maze（m,n）;
mgpath（maze,m,n）;
if（X!
\n\nPressEnterContiue!
getchar（）;
while（getchar（）!
='
\n'
break;
case2:
scanf（"
zidong_maze（m,n）;
getch
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