迷宫求解实验报告.docx
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迷宫求解实验报告
数据结构
（迷宫求解实验报告）
一、【实验构思（Conceive）】（10%）
（本部分应包括：
描述实验实现的基本思路，包括所用到的离散数学、工程数学、程序设计、算法等相关知识）
实验实现基本思路：
若当前位置可通，则纳入当前路径，并继续朝下一个位置探索，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。
设以栈记录当前路径，则栈顶中存放的是当前路径上最后一个通道块。
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才操作即为出栈。
二、【实验设计（Design）】（20%）
（本部分应包括：
抽象数据类型的功能规格说明、主程序模块、各子程序模块的伪码说明，主程序模块与各子程序模块间的调用关系）
抽象数据类型：
typedefstruct
{
intx;//当前位置的横坐标
inty;//当前位置的纵坐标
chartype;//当前位置的属性：
墙壁或通道（0/1）
boolisfoot;//判断当位置是否已走过,true代表已走过
}Position;//当前位置信息
typedefstruct
{
intorder;//脚步在地图上的序号
Positionseat;//行走的当前位置
intaspect;//下一步的方向
}Block;//脚步
typedefstruct
{
intwidth;//地图的长度
intheight;//地图的宽度
Position*site;//地图内的各个位置
}Maze;//地图
typedefstruct
{
Block*base;
Block*top;
intlength;
intstacksize;
}Stack;
主程序模块：
intmain（intargc,_TCHAR*argv[]）
{
Positionstart,end;
Blockblk;
StackS;
intwidth,height;
printf（"输入迷宫比例X*Y\n"）;
printf（"输入X:
"）;
scanf（"%d",&width）;
printf（"输入Y:
"）;
scanf（"%d",&height）;
Maze*maze=GreatMaze（width,height）;
PrintMaze（maze）;
printf（"\n"）;
printf（"请输入入口坐标X:
"）;
scanf（"%d",&start.x）;
printf（"请输入入口坐标Y:
"）;
scanf（"%d",&start.y）;
printf（"请输入出后坐标X:
"）;
scanf（"%d",&end.x）;
printf（"请输入出口坐标Y:
"）;
scanf（"%d",&end.y）;
MazePath（maze,start,end,S）;
printf（"走完所需路径长度为:
%d",S.length）;
printf（"\n"）;
StackSa;
InitStack（Sa）;
while（S.length!
=0）
{
Pop（S,blk）;
Push（Sa,blk）;
}
while（Sa.length!
=0）
{
Pop（Sa,blk）;
if（Sa.length!
=0）
printf（"[%d,%d]->",blk.seat.x,blk.seat.y）;//打印足迹
else
printf（"[%d,%d]",blk.seat.x,blk.seat.y）;//打印最后一步
}
}
各子程序函数：
Maze*GreatMaze（intwidth,intheight）//创建地图
voidPrintMaze（Maze*maze）//打印地图
intPositionComparison（Positionmaze,Positionpos）//判断当前位置是否合法
intPass（Maze*maze,Positioncurpos）//判断当前位置是否可以前进或者是否走过
voidFootSet（Maze*maze,Positionsite）//留下足迹
PositionNextPos（Position&cur,intaspect）//判断方向
IntMazePath（Maze*maze,Positionstart,Positionend,Stack&S）//搜索从入口到出口的路径
三、【实现描述（Implement）】（30%）
（本部分应包括：
抽象数据类型具体实现的函数原型说明、关键操作实现的伪码算法、函数设计、函数间的调用关系，关键的程序流程图等，给出关键算法的时间复杂度分析。
）
函数间的调用关系：
详见打印版实验报告
迷宫求解流程图：
路径搜索算法：
Do{
若当前位置可通，
则{
将当前位置插入栈顶； //纳入通路
若该位置是出口位置，则结束； //求得路径存放在栈中
否则切换当前位置的东邻方块为新的当前位置；
}
否则，
若栈不空切栈顶位置尚有其他方向未经探索，
则设定新的当前位置为沿顺时针方向旋转找到的栈顶位置的下一相邻块；
若栈不空但栈顶位置的四周均不可通；
则{
删去栈顶位置； //从路径中删除该通道块
若栈不空，则重新测试新的栈顶位置，
直至找到一个可通的相邻块或出栈至栈空
四、【测试结果（Testing）】（10%）
（本部分应包括：
对实验的测试结果，应具体列出每次测试所输入的数据以及输出的数据，并对测试结果进行分析总结）
五、【实验总结】（10%）
（本部分应包括：
自己在实验中完成的任务，注意组内的任意一位同学都必须独立完成至少一项接口的实现；对所完成实验的经验总结、心得）
在这次实验中遇到了很多实际性的问题，在实验设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维，才能完成实验设计。
通过这次实验设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。
实验中，通过自己不断的学习，以及和同学们之间的讨论，让我进一步的了解了栈与数组的应用，这次实验使我受益匪浅。
六、【项目运作描述（Operate）】（10%）
（本部分应包括：
项目的成本效益分析，应用效果等的分析。
）
七、【代码】（10%）
（本部分应包括：
完整的代码及充分的注释。
注意纸质的实验报告无需包括此部分。
格式统一为，字体:
Georgia,行距:
固定行距12，字号:
小五）
#include"stdlib.h"
#include"stdio.h"
#include"time.h"
#include
#defineSTACK_INIT_SIZE10
typedefstruct
{
intx;//当前位置的横坐标
inty;//当前位置的纵坐标
chartype;//当前位置的属性：
墙壁或通道（0/1）
intisfoot;//判断当位置是否已走过,true代表已走过
}Position;//当前位置信息
typedefstruct
{
intorder;//脚步在地图上的序号
Positionseat;//行走的当前位置
intaspect;//下一步的方向
}Block;//脚步
typedefstruct
{
intwidth;//地图的长度
intheight;//地图的宽度
Position*site;//地图内的各个位置
}Maze;//地图
typedefstruct
{
Block*base;
Block*top;
intlength;
intstacksize;
}Stack;
intInitStack（Stack&S）
{
S.base=（Block*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（Block））;
if（!
S.base）return0;
S.top=S.base;
S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
S.length=0;
return1;
}
intPush（Stack&S,Blockdata）
{
if（S.length>=S.stacksize）
{
S.base=（Block*）realloc（S.base,（STACK_INIT_SIZE+S.stacksize）*sizeof（Block））;
if（!
S.base）return0;
S.top=S.base+S.stacksize;
S.stacksize+=STACK_INIT_SIZE;
}
*S.top=data;
S.top++;
S.length++;
return1;
}
intPop（Stack&S,Block&data）
{
if（S.top==S.base）return0;
S.top--;
data=*S.top;
S.length--;
return1;
}
voidDestroyStack（Stack&S）
{
free（S.base）;
}
voidClearStack（Stack&S）
{
DestroyStack（S）;
InitStack（S）;
}
Maze*GreatMaze（intwidth,intheight）//创建地图
{
Maze*maze=（Maze*）malloc（sizeof（Maze））;//为地图分配存放空间
maze->width=width;
maze->height=height;
maze->site=（Position*）malloc（width*height*sizeof（Position））;//为地图坐标分配空间
srand（（unsigned）time（NULL））;//产生随机数
inti,k,j=0;
if（width>0&&height>0）
{
for（i=0;iwidth;i++）
for（k=0;jheight*（i+1）;j++,k++）
{
maze->site[j].x=k;
maze->site[j].y=i;
intn=rand（）%9+1;
if（n>5）
maze->site[j].type='0';//设置墙壁
else
maze->site[j].type='1';//设置通道
}
}
returnmaze;//返回定义好的地图
}
voidPrintMaze（Maze*maze）//打印地图
{
inti,j=0;
printf（"\t"）;
for（i=0;iwidth;i++）
printf（"%d",i）;//打印横坐标
printf（"\n"）;
printf（"\n"）;
for（i=0;iheight;i++）
{
printf（"%d\t",i）;//打印纵坐标
for（j;jwidth*（i+1）;j++）
if（maze->site[j].type=='0'）
printf（"■"）;//打印墙壁
else
printf（"□"）;//打印通道
printf（"\n"）;
}
}
intPositionComparison（Positionmaze,Positionpos）//判断当前位置是否合法
{
if（maze.x==pos.x&&maze.y==pos.y）
return1;
else
return0;
}
intPass（Maze*maze,Positioncurpos）
{
Position*pos;
pos=maze->site;
for（inti=0;iheight*maze->width;i++）
{
if（PositionComparison（*pos,curpos））//判断当前位置是否合法
if（pos->type=='0'||maze->site[i].isfoot==true）//判断当前位置是否可以前进或者是否走过
return0;
else
return1;
pos++;
}
return0;
}
voidFootSet（Maze*maze,Positionsite）//留下足迹
{
for（inti=0;iheight*maze->width;i++）
{
if（PositionComparison（maze->site[i],site））
{
maze->site[i].isfoot=true;//留下已走过的足迹
}
}
}
PositionNextPos（Position&cur,intaspect）
{
switch（aspect）
{
case1:
cur.y+=1;break;//向下
case2:
cur.x+=1;break;//向右
case3:
cur.y-=1;break;//向上
case4:
cur.x-=1;break;//向左
}
returncur;
}
intMazePath（Maze*maze,Positionstart,Positionend,Stack&S）
{
intcurstep;
Positioncurpos;//探索的位置
Blockpath;//脚步
InitStack（S）;
curpos.x=start.x;
curpos.y=start.y;//入口
curstep=1;//探索第一步
do
{
if（Pass（maze,curpos））//当前位置是否可以通过
{
FootSet（maze,curpos）;//留下足迹
path.order=curstep;//当前走过的总步数
path.seat=curpos;//踏下脚步
path.aspect=1;
Push（S,path）;//保存脚步
if（PositionComparison（curpos,end））//判断是否是重点
return1;
curpos=NextPos（curpos,1）;//继续向下一个方向探索
curstep++;//探索的步数增加一
}
else
{
if（S.length!
=0）
{
Pop（S,path）;//退到上一步
while（path.aspect==4&&S.length!
=0）//如果当前位置无法再前行,再退回一步
Pop（S,path）;
if（path.aspect<4）//如果当前位置可再继续探索
{
path.aspect++;//转变探索方向
Push（S,path）;//保存当前位置（只更新了探索方向）
curpos=NextPos（path.seat,path.aspect）;//继续探索下一个方向
}
}
}
}while（S.length!
=0）;
return0;
}
intmain（intargc,_TCHAR*argv[]）
{
Positionstart,end;
Blockblk;
StackS;
intwidth,height;
printf（"输入迷宫比例X*Y\n"）;
printf（"输入X:
"）;
scanf（"%d",&width）;
printf（"输入Y:
"）;
scanf（"%d",&height）;
Maze*maze=GreatMaze（width,height）;
PrintMaze（maze）;
printf（"\n"）;
printf（"请输入入口坐标X:
"）;
scanf（"%d",&start.x）;
printf（"请输入入口坐标Y:
"）;
scanf（"%d",&start.y）;
printf（"请输入出后坐标X:
"）;
scanf（"%d",&end.x）;
printf（"请输入出口坐标Y:
"）;
scanf（"%d",&end.y）;
MazePath（maze,start,end,S）;
printf（"走完所需路径长度为:
%d",S.length）;
printf（"\n"）;
StackSa;
InitStack（Sa）;
while（S.length!
=0）
{
Pop（S,blk）;
Push（Sa,blk）;
}
while（Sa.length!
=0）
{
Pop（Sa,blk）;
if（Sa.length!
=0）
printf（"[%d,%d]->",blk.seat.x,blk.seat.y）;//打印足迹
else
printf（"[%d,%d]",blk.seat.x,blk.seat.y）;//打印最后一步
}
}
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