嘉兴学院数据结构C课程设计资料.docx
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嘉兴学院数据结构C课程设计资料
目录
一．问题描述....................................1
二．问题分析....................................1
三．数据结构描述............................1
四．算法设计....................................1
五．主程序代码................................4
六．程序运行结果..........................14
七．实验小结..................................15
1.问题描述：
给定一个M*N的迷宫图，求一条从指定入口到出口的路径。
假设迷宫图如图M=10，N=1，其中的方块图表示迷宫。
对于途中的每个方块，用空格表示通道，用阴影表示墙。
要求所求路径必须是简单路径，即在求得的路径上不能重复出现同一通道块。
2.问题分析：
为了表示迷宫，设置一个数组a，其中每个元素表示一个方块的状态，为0时表示对应方块是通道，为1时表示对应方块不可走。
3.数据结构描述：
在算法中用到的栈采用顺序栈存储结构，将栈定义如下：
StructBox
{
Publicinti;
Publicintj;
Publicintdi;
};
StructStType
{
PublicBox[]data;
Publicinttop;
};
StTypest=newStType（）;
4.算法设计：
求迷宫问题就是在一个指定的迷宫中求出入口到出口的路径。
求解时，通常用的是“穷举求解”的方法。
即从入口出发，顺某一方向向前试探，若能走通，则继续往前走；否则沿原路退回，换一个方向再继续试探，直到所有可能的通路都试探完为止。
为了保证在任何位置上都能沿原路退回（称为回溯），需要用一个后进先出的栈来保存从入口到当前位置的路径。
对于迷宫中的每个方块，有上、下、左、右4个方块相邻，第i行第j列的方块的位置记为（i，j），规定上方方块为方位0，并按顺时针方向递增编号。
在试探过程中，假设从方位0到方位3的方向查找下一个可走的方块。
为了便于回溯,对于可走的方块都要进栈，并试探它的下一可走的方位，将这个可走的方位保存到栈中。
求解迷宫（xi，yi）到（xe，ye）路径的过程是：
先将入口进栈，在栈不空时循环：
取栈顶方块（不退栈），若该方块是出口，则输出栈中所有方块即为路径。
否则，找下一个可走的相邻方块，若不存在这样的方块，说明当前路径不可能走通，则回溯，也就是恢复当前方块为0后退栈。
若存在这样的方块，则将其方位保存到栈顶元素中，并将这个可走的相邻方块进栈（其初始方位设置为-1）。
求迷宫路径的回溯过程中，从前一方块找到一个可走相邻方块即当前方块后，再从当前方块找相邻可走方块，若没有这样的方块，说明当前方块不可能是从入口到出口路径上的一个方块，则从当前方块回溯到前一方块，继续从前一方块找另一个可走的相邻方块。
为了保证试探的可走相邻方块不是已走路径上的方块，如（i，j）已进栈，在试探（i+1，j）的下一可走方块时，又试探到（i，j），这样可能会引起死循环。
为此，在一个方块进栈后，将对应的a数组元素值改为-1（变为不可走的相邻方块），当退栈时（表示该栈顶方块没有可走相邻方块），将其恢复为0。
求解一条从入口（xi，yi）到出口（xe，ye）的迷宫路径的算法如下：
Publicboolmgpath（intxi,intyi,intxe,intye）
{
IntI,j,k,di,find;
st.data=newBox[MaxSize];
st.top=-1;//初始化栈顶指针
st.top++;//初始入口方块进栈
st.data[st.top].i=xi;st.data[st.top].j=yi;
st.data[st.top].di=-1;a[xi,yi]=-1;
while（st.top>-1）//栈不空时循环
{
i=st.data[st.top].i;
j=st.data[st.top].j;
di=st.data[st.top].di;//取栈顶方块
if（i==xe&&j==ye）//找到了出口，输出路径
returntrue;//找到一条路径后返回true
find=0;
while（di<4&&find==0）//找到下一个可走方块
{
di++;
switch（di）
{
case0:
i=st.data[st.top].i-1;j=st.data[st.top].j;break;
case1:
i=st.data[st.top].i;j=st.data[st.top].j+1;break;
case2:
i=st.data[st.top].i+1;j=st.data[st.top].j;break;
case3:
i=st.data[st.top].i;j=st.data[st.top].j-1;break;
}
if（a[i,j]==0）find=1;//找到下一个可走相邻方块
}
if（find==1）//找到了下一个可走方块
{
st.data[st.top].di=di;//修改原栈顶元素的di值
st.top++;//下一个可走方块进栈
st.data[st.top].i=i;
st.data[st.top].j=j;
st.data[st.top].di=-1;
a[i,j]=-1;//避免重复走到该方块
}
else//没有路径可走，则退栈
{
a[st.data[st.top].i,st.data[st.top].j]=0;
//让该位置变为其他路径可走方案
st.top--;//将该方块退栈
}
}
returnfalse;//表示没有可走路径，返回false
}
当采用上述过程找到出口时，栈中从栈底到栈顶恰好是一条从入口到出口的迷宫路径，输出栈底到栈顶的所有方块即为一条从入口到出口的迷宫路径。
5.主程序代码：
usingSystem;
usingSystem.Drawing;
usingSystem.Windows.Forms;
namespace用栈求迷宫
{
publicpartialclassForm1:
Form
{
constintM=10;
constintN=10;
constintMaxSize=100;
structBox
{
publicinti;
publicintj;
publicintdi;
};
structStType
{
publicBox[]data;
publicinttop;
};
StTypest=newStType（）;
intxi,yi,xe,ye;
intcount=1;
publicButton[,]mg=newButton[M,N];
publicintm=M,n=N;
int[,]a=newint[,]{{1,1,1,1,1,1,1,1,1,1},{1,0,0,1,0,0,0,1,0,1},
{1,0,0,1,0,0,0,1,0,1},{1,0,0,0,0,1,1,0,0,1},
{1,0,1,1,1,0,0,0,0,1},{1,0,0,0,1,0,0,0,0,1},
{1,0,1,0,0,0,1,0,0,1},{1,0,1,1,1,0,1,1,0,1},
{1,1,0,0,0,0,0,0,0,1},{1,1,1,1,1,1,1,1,1,1},
};
publicForm1（）
{
InitializeComponent（）;
}
privatevoidForm1_Load（objectsender,EventArgse）
{
inti,j;
intx=40,y=120;
Sizes=newSize（30,30）;
for（i=0;ifor（j=0;j{
mg[i,j]=newButton（）;
mg[i,j].Left=x;
mg[i,j].Top=y;
mg[i,j].Size=s;
if（a[i,j]==1）
mg[i,j].BackColor=System.Drawing.Color.Blue;
else
mg[i,j].BackColor=System.Drawing.Color.White;
mg[i,j].Visible=true;
mg[i,j].Click+=newSystem.EventHandler（this.button_Click）;
this.Controls.Add（mg[i,j]）;
x=x+30;
if（x>=40+M*30）
{
x=40;
y+=30;
}
}
textBox1.Text=Convert.ToString（M）;
textBox2.Text=Convert.ToString（N）;
button2.Enabled=false;
button3.Enabled=false;
button4.Enabled=false;
}
privatevoidbutton_Click（objectsender,EventArgse）
{
Buttonbtn=（Button）sender;
if（btn.BackColor==System.Drawing.Color.Blue）
btn.BackColor=System.Drawing.Color.White;
else
btn.BackColor=System.Drawing.Color.Blue;
}
privatevoidbutton1_Click（objectsender,EventArgse）
{
inti,j;
try
{
if（textBox1.Text.ToString（）!
=""）
m=int.Parse（textBox1.Text.ToString（））;
else
m=M;
if（textBox2.Text.ToString（）!
=""）
n=int.Parse（textBox2.Text.ToString（））;
else
n=N;
}
catch（Exceptionerr）
{
infolabel.Text="操作提示：
输入的迷宫大小是错误的，需要重新输入";
return;
}
if（m<4||m>10||n<4||n>10）
{
infolabel.Text="
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