完整word版数据结构 迷宫求解.docx
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完整word版数据结构迷宫求解
【完成题目3】迷宫求解
【问题描述】
以一个m*n的长方阵表示迷宫,0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。
设计一个程序,对任意设定的迷宫,求出一条从入口到出口的通路,或得出没有通路的结论。
【基本要求】
首先实现一个栈类型,然后编写一个求解迷宫的非递归程序。
求得的通路以三元组(i,j,d)的形式输出,其中(i,j)指示迷宫中的一个坐标,d表示走到下一坐标的方向。
【算法设计】
本实验的目的是设计一个程序,实现手动或者自动生成一个n×m矩阵的迷宫,寻找一条从入口点到出口点的通路。
我们将其简化成具体实验内容如下:
选择手动或者自动生成一个n×m的迷宫,将迷宫的左上角作入口,右下角作出口,设“0”为通路,“1”为障碍,即无法穿越。
假设从起点出发,目的为右下角终点,可向“上、下、左、右、左上、左下、右上、右下”8个方向行走。
如果迷宫可以走通,则用“■”代表“1”,用“□”代表“0”,用“→”代表行走迷宫的路径。
输出迷宫原型图、迷宫路线图以及迷宫行走路径。
如果迷宫为死迷宫,输出信息。
可以二维数组存储迷宫数据,用户指定入口下标和出口下标。
为处理方便起见,可在迷宫的四周加一圈障碍。
对于迷宫中任一位置,均可约定有东、南、西、北四个方向可通。
本程序包含三个模块
1)主程序模块:
voidmain()
{
初始化;
do{
接受命令;
处理命令;
}while(命令!
=退出);
}
2)栈模块——实现栈抽象数据类型;
3)迷宫模块——实现迷宫抽象数据类型。
【源代码】
#include//库中包含system("pause")和rand()函数
#include//c语言里的库
#include
#include
#defineOK1
#defineERROR0
#defineSTACK_INIT_SIZE100
#defineSTACKINCREMENT10
#defineOVERFLOW-1
#defineM49
#defineN49
usingnamespacestd;
intmaze[M][N];
typedefintStatus;
typedefstruct
{
intm,n,direc;
}MazeType,*LMazeType;
typedefstruct
{
LMazeTypetop;
LMazeTypebase;
intstacksize;
intover;
}Stack;
voidInit_hand_Maze(intmaze[M][N],intm,intn)
{
inti,j;
for(i=1;i<=m+1;i++)
for(j=1;j<=n+1;j++)
{
maze[i][j]=1;
}
cout<<"请按行输入迷宫,0表示通路,1表示障碍:
"<for(i=1;ifor(j=1;jcin>>maze[i][j];
for(i=1;i{
for(j=1;j{
if(maze[i][j]!
=0&&maze[i][j]!
=1){
cout<<"您输入有误,请重新输入";
Init_hand_Maze(maze,m,n);
}
}
}
}
voidInit_automatic_Maze(intmaze[M][N],intm,intn)//自动生成迷宫
{
inti,j;
cout<<"\n迷宫生成中……\n\n";
system("pause");
for(i=1;ifor(j=1;jmaze[i][j]=rand()%2;//随机生成0、1
}
voidPrintMaze(intmaze[M][N],introw,intcol)
{
inti,j;
cout<<"迷宫如图所示."<for(i=1;i{
for(j=1;j
{
if(maze[i][j]==1)
cout<<"■";
else
cout<<"□";
}
cout<}
}
StatusInitStack(Stack&S)
{
S.base=(LMazeType)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(MazeType));
if(!
S.base)exit(OVERFLOW);
S.top=S.base;
S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
S.over=0;
returnOK;
}
StatusPush(Stack&S,MazeTypee)
{
if(S.top-S.base>=S.stacksize)
{
S.base=(LMazeType)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(MazeType));
if(!
S.base)exit(OVERFLOW);
S.top=S.base+S.stacksize;
S.stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*S.top++=e;
returnOK;
}
StatusPop(Stack&S,MazeType&e)
{
if(S.top==S.base)returnERROR;
e=*--S.top;
returnOK;
}
StatusMazePath(Stack&S,MazeType&e,intmaze[M][N],intm,intn)
{
do
{
if(maze[e.m][e.n]==0)//0可通,1不可通,2为已走过
{
Push(S,e);
maze[e.m][e.n]=2;
if(e.m==m&&e.n==n)
{
S.over=1;//表示存满一条路径
returnOK;
}
else{
e.n++;
e.direc=0;//来这一点时的方向,0右1下2左3上
MazePath(S,e,maze,m,n);
}
}
else
{
if(S.top!
=S.base&&S.over!
=1)
{
switch(e.direc)//回到上一位置并同时改变方向走下一步
{
case0:
e.n--;
e.m++;
e.direc=1;
break;
case1:
e.m--;
e.n--;
e.direc=2;
break;
case2:
e.n++;
e.m--;
e.direc=3;
break;
case3:
Pop(S,e);
break;
}
}
}
}while(S.top!
=S.base&&S.over!
=1);
returnOK;
}
intPrintPath(StackS,intmaze[M][N],introw,intcol)
{
if(S.top==S.base)
{
cout<<"\n===============================================\n";
cout<<"此迷宫无解\n\n";
returnERROR;
}
MazeTypee;
while(S.top!
=S.base)
{
Pop(S,e);
maze[e.m][e.n]=(e.direc+10);
}
cout<<"完成!
"<cout<<"\n===============================================\n";
cout<<"路径为:
"<inti,j;
for(i=1;i{
for(j=1;j
{
switch(maze[i][j])
{
case0:
cout<<"□";
break;
case1:
cout<<"■";
break;
case2:
cout<<"※";
break;
case10:
cout<<"→";
break;
case11:
cout<<"↓";
break;
case12:
cout<<"←";
break;
case13:
cout<<"↑";
break;
}
}
cout<}
cout<<"入口"<cout<<"完成!
"<returnOK;
}
intmain()
{
inti,m,n,maze[M][N],cycle=0;
while(cycle!
=(-1))
{
cout<<"********************************************************************************\n";
cout<<"欢迎进入迷宫求解系统\n";
cout<cout<<"********************************************************************************\n";
cout<<"☆1手动生成迷宫☆\n";
cout<<"☆2自动生成迷宫☆\n";
cout<<"☆3退出☆\n\n";
cout<<"********************************************************************************\n";
cout<<"\n";
cout<<"请选择你的操作:
\n";
cin>>i;
switch(i)
{
case1:
cout<<"\n请输入行数:
";
cin>>m;
cout<<"\n";
cout<<"请输入列数:
";
cin>>n;
while((m<1||m>49)||(n<1||n>49))
{
cout<<"\n抱歉,你输入的行列数超出预设范围(1-49,1-49),请重新输入:
\n\n";
cout<<"\n请输入行数:
";
cin>>m;
cout<<"\n";
cout<<"请输入列数:
";
cin>>n;
}
Init_hand_Maze(maze,m,n);
PrintMaze(maze,m,n);
MazeTypestart,end;
cout<<"请输入起点mn:
"<cin>>start.m>>start.n;
start.direc=0;
cout<<"请输入终点mn:
"<cin>>end.m>>end.n;
StackS;
cout<<"寻找路径..."<InitStack(S);
MazePath(S,start,maze,end.m,end.n);
PrintPath(S,maze,m,n);
system("pause");
cout<<"\n\nPressEnterContiue!
\n";
getchar();
while(getchar()!
='\n');//接受一个输入,当为回车时执行break跳出,否则一直执行接受数据
break;
case2:
cout<<"\n请输入行数:
";
cin>>m;
cout<<"\n";
cout<<"请输入列数:
";
cin>>n;
while((m<0||m>49)||(n<0||n>49))
{
cout<<"\n抱歉,你输入的行列数超出预设范围(0-49,0-49),请重新输入:
\n\n";
cout<<"\n请输入行数:
";
cin>>m;
cout<<"\n";
cout<<"请输入列数:
";
cin>>n;
}
Init_automatic_Maze(maze,m,n);
PrintMaze(maze,m,n);
cout<<"请输入起点mn:
"<cin>>start.m>>start.n;
start.direc=0;
cout<<"请输入终点mn:
"<cin>>end.m>>end.n;
cout<<"寻找路径..."<InitStack(S);
MazePath(S,start,maze,end.m,end.n);
PrintPath(S,maze,m,n);
system("pause");
cout<<"\n\nPressEnterContiue!
\n";
getchar();
while(getchar()!
='\n');
break;
case3:
cycle=(-1);break;
default:
cout<<"\n";cout<<"你的输入有误!
\n";
cout<<"\nPressEnterContiue!
\n";
getchar();
while(getchar()!
='\n');
break;
}
}
}
【结果截图】
迷宫无解的情况
手动生成迷宫的情况
自动生成迷宫的情况
【收获及体会】
1.本次实验核心算法明晰,思路明确,易于实现。
遇到的问题是,迷宫的外围若未设置障碍,用此程序采用的求解迷宫路径的算法无法获得正确结果。
2.本程序的MazePath算法代码不够简洁,但不影响算法实现。
3.本次实验由于时间问题和知识水平有限,还存在一些问题,比如:
界面比较单调,整个程序的功能还不完善,还有界面做的有些简单,菜单没有做好,可进行的操作太少,这些都有待进一步改善。
4.本次实验使我对迷宫游戏的原理有了一定的了解,但做出的结果离真正的迷宫还有很大差距,还需要进一步完善,需要自己课下学习更多的知识。
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