数据结构程序设计课题.docx
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数据结构程序设计课题
衡阳师范学院
工科课程设计-《数据结构》
题目:
迷宫问题(栈)
学号:
姓名:
鲁向阳肖吟月
班级:
物联网班(1405)
指导教师:
王杰老师
日期:
2016年6月
1概述3
课程设计目的3
开发环境3
任务分配3
2需求分析4
题目内容4
设计思想说明4
数据结构设计5
3算法的设计6
定义坐标(X,Y):
6
定义方向:
6
定义/链表结点:
6
定义栈:
7
定义迷宫定义移动的4个方向:
7
4各模块的伪码算法8
根据输入产生一个8*8的迷宫:
8
探索路径函数:
11
输出迷宫14
5函数的调用关系图17
自动生成迷宫运行情况18
7心得体会19
参考文献20
附录20
1概述
1.1课程设计目的
本次课程设计是迷宫求解问题,主要是模拟从入口到出口的通路。
程序中的数据采取的是“栈”作为数据的逻辑结构,并且使用链式存储结构,即是实现一个以链表作存储结构的栈类型。
本课程设计实现了链栈的建立,入栈,出栈,判断栈是否为空的方法,关键的是迷宫通路路径的“穷举求解”和递归求解的方法。
1.2开发环境
具有Intel酷睿i3处理器且满足以下要求的计算机:
4GB内存,500GB硬盘;安装VisualC++。
1.3任务分配
两人一起查找相关资料,整合并进行探讨。
其中一人通过查找的资料先行拟定文件的大纲,初步定稿后,然后再由另一个人进行进一步加工,细化,最后两人一起核实文件,进行进一步的升华,最终完成该任务。
2需求分析
2.1题目内容
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。
2.2设计思想说明
计算机解迷宫通常用的是“穷举求解”方法,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。
否则从入口出发,顺着某个方向进行探索,若能走通,则继续往前进,否则沿着原路退回,换一个方向继续探索,直至出口位置,求得一条通路。
假如所有可能的通路都探索到而未能到达出口,则所设的迷宫没有通路。
可以用二维数组存储迷宫数据,通常设定入口点的下标为(1,1),出口点的下标为(n,n)。
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。
要实现上述算法,需要用到栈的思想。
栈里面压的是走过的路径,若遇到死路,则将该位置在栈的顶层)弹出,再进行下一次判断;若遇到通路,则将该位置压栈并进行下一次判断。
如此反复循环,直到程序结束。
此时,若迷宫有通路,则栈中存储的是迷宫通路坐标的倒序排列,再把所有坐标顺序排列好后,即可得到正确的迷宫通路。
2.3数据结构设计
(1)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。
迷宫的四周有一圈障碍。
(2)程序输出的结果以三元组(i,j,di)的形式输出,其中:
(i,j)指示迷宫中的一个坐标,di表示走到下一坐标的方向,di的取值为0、1、2、3分别表示北、东、南、西。
(3)若设定的迷宫存在通路,则以方阵形式将迷宫及其通路输出到标准输出文件上,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列的当前方块的位置记为(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,假设按从方位0到方位3的顺序查找下一个可走的方块。
(4)先将入口进栈(其初始方位设置为-1),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,则将这个可走的相邻方块进栈(其初始方位设置为-1)。
3算法的设计
3.1定义坐标(X,Y)
#include
#include
usingnamespacestd;
structCoor
{
introw;
intcolumn;
intdirection;
};
3.2定义方向
structMove
{
introw;
intcolumn;
};
3.3定义/链表结点
structLinkNode
{
Coordata;
LinkNode*next;
};
3.4定义栈
classstack
{
private:
LinkNode*top;
public:
stack();
~stack();
voidPush(Coordata);
CoorPop();
CoorGetPop();
voidClear();
boolIsEmpty();
};
3.5定义迷宫定义移动的4个方向
Movemove[4]={{0,1},{1,0},{0,-1},{-1,0}};
6、几个函数功能的描述:
stack();ow==().row&&().column==().column))
(Temp2);
ow;olumn;ow==().row&&().column==().column)
ow-temp->;olumn-temp->;
ow==().row&&().column==().column))
(Temp2);
ow;olumn;ow==().row&&().column==().column)
ow-temp->;olumn-temp->;//列坐标方向
if(a==1)temp->=1;//方向向下,用1表示
elseif(b==1)temp->=2;//方向向右,用2表示
elseif(a==-1)temp->=3;//方向向上,用3表示
elseif(b==-1)temp->=4;//方向向左,用4表示
(temp->data);//把新位置入栈
deletetemp;
}
cout<<"坐标(row,column,direction)中x在指向当前位置所在的行数,y指向当前位置所在的列数,";
cout<<"direction表示下一位置走向。
"<//输出路径,包括行坐标,列坐标,下一个位置方向
while(!
())//栈非空,继续输出
{
data=();
cout<<'('<<<<','<<<<','<<<<",";//输出行坐标,列坐标
switch//输出相应的方向
{
case1:
cout<<"↓)\n";break;
case2:
cout<<"→)\n";break;
case3:
cout<<"↑)\n";break;
case4:
cout<<"←)\n";break;
case0:
cout<<")\n";break;
}
}
}
voidPrintPath2(intm,intn,stackp,int**maze)//输出路径
{
cout<<"迷宫的路径为\n";
for(inti=0;i{
for(intj=0;jcout<cout<}
}
voidRestore(int**maze,intm,intn)//恢复迷宫
{
inti,j;
for(i=0;ifor(j=0;j{
if(maze[i][j]==8)//恢复探索过位置,即把-1恢复为0
maze[i][j]=0;
}
}
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