数据结构迷宫实验代码及完整实验报告doc.docx

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数据结构迷宫实验代码及完整实验报告doc

 

数据结构实验

 

实验三

 

栈和队列的应用

 

 

 

计算机科学与技术系0901班

组长:

辛志鹏

组员:

张发辉、田飞、

赵金桃

日期:

2011年4月21日

 

 实验报告

2009级0901班2011年4月21日

实验类型:

综合设计型实验地点:

软件实验室三

组长:

辛志鹏(45)  组员:

张发辉(36),赵金桃(22),

田飞(32)

一             实验题目

栈和队列的应用

二             需求分析

本程序是利用非递归的方法求出一条走出迷宫的路径,并将路径输出。

首先由用户输入一组二维数组来组成迷宫,确认后程序自动运行,

1.当迷宫有完整路径可以通过时,以0和1所组成的迷宫形式输出,标记所走过的路径结束程序;

2.当迷宫无路径时,提示输入错误结束程序。

程序执行的命令:

1创建迷宫;2求解迷宫;3输出迷宫求解;

三             概要设计

本程序中采用的数据模型,用到的抽象数据类型的定义,程序的主要算法流程及各模块之间的层次调用关系

程序基本结构:

 

设定栈的抽象数据类型定义:

ADTStack{

数据对象:

D={|∈CharSet,i=1,2,3,…..,n,n>=0;}

数据关系:

R={< , >|,∈D,i=2,…,n}

设置迷宫的抽象类型

ADTmaze{

数据对象:

D={ai|ai∈‘’,‘@’,‘#’,‘1’,i=1,2,…,n,n>=0}

数据关系:

R={r,c}

r={|ai-1,ai∈D,i=1,2,…,n,}

c=|ai-1,ai∈D,i=1,2,…,n,}

结构体定义:

typedefstruct      //迷宫中x行y列的位置

{  intx;

   inty;

}PosType;

typedefstruct      //栈类型

{ intord;        //通道块在路径上的“序号”

    PosTypeseat;//通道块在迷宫中的“坐标位置”

  intdi; //从此通道块走向下一通道块的“方向”

}MazeType;

typedefstruct

{ MazeType*base;

   MazeType*top;

  intstacksize;

}MazeStack;

基本函数:

StatusInitStack(MazeStack&S)//新建一个栈

StatusPush(MazeStack&S,MazeType&e)//入栈

StatusPop(MazeStack&S,MazeType&e)//出栈

StatusStackEmpty(MazeStack&S)//判断是否为空

StatusMazePath(PosTypestart,PosTypeend)//迷宫路径求解

voidFootPrint(PosTypepos)

PosTypeNextPos(PosTypecurPos,int&i)

voidMakePrint(PosTypepos)

四             详细设计

1)入栈操作

StatusPush(MazeStack&S,MazeType&e)   //入栈操作

{

  if(S.top-S.base>=S.stacksize)

  {

    S.base=(MazeType*)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;

}\\2009100145

 

2)出栈操作

StatusPop(MazeStack&S,MazeType&e)//出栈

{

  if(S.top==S.base)

    returnERROR;

  e=*--S.top;

  returnOK;

}\\2009100145

3)判断栈是否为空

StatusStackEmpty(MazeStack&S)//判断是否为空

{

  if(S.base==S.top)

    returnOK;

  returnERROR;

}\\2009100145

 4)迷宫路径求解

StatusMazePath(PosTypestart,PosTypeend)//迷宫路径求解

{

  PosTypecurpos;

  MazeStackS;

  MazeTypee;

  intcurstep;

  InitStack(S);

  curpos=start;//设定当前位置为入口位置

  curstep=1;//探索第一步

  cout<< "起点:

"<< "("<

  do

  {

    if(Pass(curpos))//当前位置可以通过,即是未曾走到的通道块

    {

      FootPrint(curpos);//留下足迹

      e.ord=curstep;

      e.seat=curpos;

      e.di=1;

      Push(S,e);//加入路径

      if(curpos.x==end.x&&curpos.y==end.y)

      {

        cout<< "\n终点("<< e.seat.y<< ","<< e.seat.x<< ")";

        returnTRUE;//到达终点(出口)

      }

      curpos=NextPos(curpos,e.di);//下一位置是当前位置的东邻

      ++curstep;//探索下一步

    }

    else//当前位置不能通过

    {

      if(!

StackEmpty(S))

      {

        Pop(S,e);

        while(e.di==4&&!

StackEmpty(S))

        {

          MakePrint(e.seat);//留下不能通过的标记

          Pop(S,e);

          cout<< "倒退到("<< e.seat.y<< ","<< e.seat.x<< ")";

        }

        if(e.di< 4)

        {

          ++e.di;//换下一个方向探索

          Push(S,e);

          curpos=NextPos(e.seat,e.di);//设定当前位置是该新方向上的相邻块

        }

      }

    }

  }while(!

StackEmpty(S));

  returnFALSE;

}\\2009100136

5)探索下一个位置

PosTypeNextPos(PosTypecurPos,int&i)

{

  switch(i)//顺时针方向

  {

  case1:

    ++curPos.x;//东

    if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]!

=2)

      break;

    --curPos.x;

  case2:

    i=2;

    ++curPos.y;//南

    if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]!

=2)

      break;

    --curPos.y;

  case3:

    i=3;

    --curPos.x;//西

    if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]!

=2)

      break;

    ++curPos.x;

  case4:

    i=4;

    --curPos.y;//北

    if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]==2)

    {

      ++curPos.y;

      mazeMap[curPos.y][curPos.x]=0;

    }

    break;

  }

  returncurPos;

}\\2009100132

6)标记走过的路径

voidFootPrint(PosTypepos)

{

  mazeMap[pos.y][pos.x]=2;//将走过的路径设为2

}\\2009100132

7)标记作废路径

voidMakePrint(PosTypepos)

{

  cout<< "\n("<< pos.y<< ","<< pos.x<< ")走不通,作废";

  mazeMap[pos.y][pos.x]=0;//将走不通的块替换为墙壁

}\\2009100132

8)函数调用

intmain()

{

  PosTypemazeStart,mazeEnd;

  mazeStart.x=1;//开始与结束点

  mazeStart.y=1;

  mazeEnd.x=8;

  mazeEnd.y=8;

  cout<< "迷宫:

"<< endl;

  for(inti=0;i< 10;++i)

  {

    for(intj=0;j< 10;++j)

      cout<< mazeMap[i][j];

    cout<< endl;

  }

  cout<< endl<< endl;

  if(MazePath(mazeStart,mazeEnd))

    cout<< "\n走通迷宫"<< endl;

  else

    cout<< "\n走不通迷宫"<< endl;

  system("PAUSE");

  return0;

}\\2009100122

五             调试分析

     1、在编程序时迷宫的出入栈掌握的还好,可是编到迷宫方向的选择,与迷宫路径错误的情况时,不知道怎么处理,然后自己通过看书和网上查阅资料基本解决了问题。

2、在写代码的过程中,没有弄清使用指针与引用之后,结构体如何使用。

当使用指针的时候要使用‘.’,当使用引用或数的时候,要使用‘->’。

六             使用说明

首先由用户输入一组二维数组来组成迷宫,确认后程序自动运行,

1、当迷宫有完整路径可以通过时,以0和1所组成的迷宫形式输出,标记所走过的路径结束程序;

2、当迷宫无路径时,提示输入错误结束程序。

程序执行的命令:

1创建迷宫;2求解迷宫;3输出迷宫求解;

七             测试结果

八             实验总结

1.本次实验利用了关于栈的相关知识,入栈、出栈、判断栈满、增加存储空间等等,使学习到的知识能够很好的结合利用,在实际的操作中加强熟练程度。

2.对于没有掌握好的知识,应该及时的参考课本或者网络资源,使知识落实到实处,不留空白。

3.关于迷宫中行走方向的选择这一块需要重点的练习,函数的运用不够灵活。

九             模块分工

2009100145 辛志鹏 入栈、出栈和判断栈是否为空

            2009100136 张发辉  迷宫路径求解            

2009100122 赵金桃 调用函数           

2009100132 田 飞 探索下一位置、标记走过和作废的路径

附完整代码:

#defineOK1

#defineERROR0

#defineTRUE1

#defineFALSE0

#defineOVERFLOW-2

#defineSTACK_INIT_SIZE100

#defineSTACKINCREMENT10

typedefintStatus;

typedefstruct//迷宫中x行y列的位置

{

  intx;

  inty;

}PosType;

typedefstruct//栈类型

{

  intord;     //通道块在路径上的“序号”

  PosTypeseat;//通道块在迷宫中的“坐标位置”

  intdi;      //从此通道块走向下一通道块的“方向”,//1:

东2:

北3:

西(顺时针)

}MazeType;

typedefstruct

{

  MazeType*base;

  MazeType*top;

  intstacksize;

}MazeStack;

#include

usingnamespacestd;

StatusInitStack(MazeStack&S);

StatusPush(MazeStack&S,MazeType&e);

StatusPop(MazeStack&S,MazeType&e);

StatusStackEmpty(MazeStack&S);

StatusMazePath(PosTypestart,PosTypeend);

StatusPass(PosType&pos);

voidFootPrint(PosTypepos);

PosTypeNextPos(PosTypecurPos,int&i);

voidMakePrint(PosTypepos);

//迷宫地图,0表示墙壁,1表示通路,入口:

mazeMap[1][1],出口mazeMap[8][8]

intmazeMap[10][10]=

{ //0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

  {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0},//0

  {0,1,1,0,1,1,1,0,1,0},//1

  {0,1,1,0,1,1,1,0,1,0},//2

  {0,1,1,1,1,0,0,1,1,0},//3

  {0,1,0,0,0,1,1,1,1,0},//4

  {0,1,1,1,0,1,1,1,1,0},//5

  {0,1,0,1,1,1,0,1,1,0},//6

  {0,1,0,0,0,1,0,0,1,0},//7

  {0,0,1,1,1,1,1,1,1,0},//8

  {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0} //9

};

intmain()

{

  PosTypemazeStart,mazeEnd;

  mazeStart.x=1;//开始与结束点

  mazeStart.y=1;

  mazeEnd.x=8;

  mazeEnd.y=8;

  cout<< "迷宫:

"<< endl;

  for(inti=0;i< 10;++i)

  {

    for(intj=0;j< 10;++j)

      cout<< mazeMap[i][j];

    cout<< endl;

  }

  cout<< endl<< endl;

  if(MazePath(mazeStart,mazeEnd))

    cout<< "\n走通迷宫"<< endl;

  else

    cout<< "\n走不通迷宫"<< endl;

  system("PAUSE");

  return0;

}

StatusInitStack(MazeStack&S)//新建一个栈

{

  S.base=(MazeType*)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(MazeType));

  if(!

S.base)

    exit(OVERFLOW);

  S.top=S.base;

  S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;

  returnOK;

}

StatusPush(MazeStack&S,MazeType&e)//入栈

{

  if(S.top-S.base>=S.stacksize)

  {

    S.base=(MazeType*)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(MazeStack&S,MazeType&e)//出栈

{

  if(S.top==S.base)

    returnERROR;

  e=*--S.top;

  returnOK;

}

StatusStackEmpty(MazeStack&S)//判断是否为空

{

  if(S.base==S.top)

    returnOK;

  returnERROR;

}

StatusMazePath(PosTypestart,PosTypeend)//迷宫路径求解

{

  PosTypecurpos;

  MazeStackS;

  MazeTypee;

  intcurstep;

  InitStack(S);

  curpos=start;//设定当前位置为入口位置

  curstep=1;//探索第一步

  cout<< "起点:

"<< "("<

  do

  {

    if(Pass(curpos))//当前位置可以通过,即是未曾走到的通道块

    {

      FootPrint(curpos);//留下足迹

      e.ord=curstep;

      e.seat=curpos;

      e.di=1;

      Push(S,e);//加入路径

      if(curpos.x==end.x&&curpos.y==end.y)

      {

        cout<< "\n终点("<< e.seat.y<< ","<< e.seat.x<< ")";

        returnTRUE;//到达终点(出口)

      }

      curpos=NextPos(curpos,e.di);//下一位置是当前位置的东邻

      ++curstep;//探索下一步

    }

    else//当前位置不能通过

    {

      if(!

StackEmpty(S))

      {

        Pop(S,e);

        while(e.di==4&&!

StackEmpty(S))

        {

          MakePrint(e.seat);//留下不能通过的标记

          Pop(S,e);

          cout<< "倒退到("<< e.seat.y<< ","<< e.seat.x<< ")";

        }

        if(e.di< 4)

        {

          ++e.di;//换下一个方向探索

          Push(S,e);

          curpos=NextPos(e.seat,e.di);//设定当前位置是该新方向上的相邻块

        }

      }

    }

  }while(!

StackEmpty(S));

  returnFALSE;

}

StatusPass(PosType&pos)

{

  if(mazeMap[pos.y][pos.x]==0)

    returnFALSE;

  cout<< "->("<< pos.y<< ","<< pos.x<< ")";

  returnTRUE;

}

voidFootPrint(PosTypepos)

{

  mazeMap[pos.y][pos.x]=2;//将走过的路径设为2

}

PosTypeNextPos(PosTypecurPos,int&i)

{

  switch(i)//顺时针方向

  {

  case1:

    ++curPos.x;//东

    if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]!

=2)

      break;

    --curPos.x;

  case2:

    i=2;

    ++curPos.y;//南

    if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]!

=2)

      break;

    --curPos.y;

  case3:

    i=3;

    --curPos.x;//西

    if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]!

=2)

      break;

    ++curPos.x;

  case4:

    i=4;

    --curPos.y;//北

    if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]==2)

    {

      ++curPos.y;

      mazeMap[curPos.y][curPos.x]=0;

    }

    break;

  }

  returncurPos;

}

voidMakePrint(PosTypepos)

{

  cout<< "\n("<< pos.y<< ","<< pos.x<< ")走不通,作废";

  mazeMap[pos.y][pos.x]=0;//将走不通的

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