数据结构课程设计报告迷宫求解.docx
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数据结构课程设计报告迷宫求解
数据结构课程设计报告
欧阳光明(2021.03.07)
------迷宫问题求解
学号:
1315925375
姓名:
刘晓龙
班级:
13移动1班
指导老师:
钱鸽
一、需求分析
本课程设计是解决迷宫求解的问题,从入口出发,顺某一方向向前探索,若能走通,则继续往前走;否则沿原路退回,换一个方向再继续探索,直至所有可能的通路都探索到为止。
为了保证在任何位置上都能沿原路退回,显然需要用一个后进先出的结构来保存从入口到当前位置的路径。
因此,在求迷宫通路的算法中要应用“栈”的思想假设“当前位置”指的是“在搜索过程中的某一时刻所在图中某个方块位置”,则求迷宫中一条路径的算法的基本思想是:
若当前位置“可通”,则纳入“当前路径”,并继续朝“下一位置”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。
所谓“下一位置”指的是当前位置四周4个方向(上、下、左、右)上相邻的方块。
假设以栈记录“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”的操作即为“出栈”。
二、数据结构
1. 数据结构设计考虑
1) 建立一个二维数组表示迷宫的路径(0表示通道,1表示墙壁);
2) 创建一个栈,用来存储“当前路径”,即“在搜索过程中某一时刻所在图中某个方块位置”。
2. 逻辑结构存储结构
1) 创建一个Int类型的二维数组int maze[n1][n2],用来存放0和1 (0表示通道,1表示墙壁);
2) 创建一个结构体用来储存数组信息结构体:
typedefstruct//迷宫内部设置
{
intshu[16][16];
introw;
intcol;
}Maze;
创造一个链栈
structnode
{
introw;
intcol;
structnode*next;
};
三、算法设计
首先,创建数组的大小,此数组大小要求用户自己输入。
具体算法:
printf("输入迷宫的形状!
\n");
scanf("%d%d",&x,&y);
Mazem;
CreatInit(&m,x,y);
函数:
voidCreatInit(Maze*m,intx,inty)//创建迷宫
{
printf("pleaseinputnumber:
\n");
inti,j;
for(i=0;i<=x;i++)
{
for(j=0;j<=y;j++)
m->shu[i][j]=2;
}
for(i=1;i<=x;i++)
for(j=1;j<=y;j++)
scanf("%d",&m->shu[i][j]);
m->row=x;
m->col=y;
}
其中的0和1分别是表示通路和障碍,定义的数组其实就是迷宫的设计图
其次,产生迷宫,算法:
for(i=1;i<=x;i++)
{
for(j=1;j<=y;j++)
printf("%d\t",m.shu[i][j]);
printf("\n");
}
最后,迷宫寻路,在寻路的时候,我们应从输入的入口位置进入迷宫,当迷宫的入口处有障碍或者出口被堵,再或者没有通路时整个程序结束,并输出迷宫无解的提示。
如果迷宫求解过程中没有出现无解情况,那么在求解的过程中,会输出迷宫的通路路径,并且输出坐标值,让使用者更清楚路径的走法。
在寻路的过程中,每走过一个格,那个格得知就会被赋值为-1,用来标记此处已走过,免去了来来回回的重走,以免出现死循环,这样程序就能从入口进入到迷宫当中。
如果在迷宫当中没有通路的话,可以结束循环输出“迷宫无解!
”,则当迷宫如果出现有解时,就会输出路径。
这样就简单的实现了,有解无解的输出。
从而实现了要求的程序!
代码如下:
while((x1>=1&&x1<=x)||(y1>=1&&y1<=y))
{
if(x1==x2&&y1==y2)
{
break;
}
if(m.shu[x1][y1+1]==0)
{
y1=y1+1;
push(x1,y1);
m.shu[x1][y1]=-1;
continue;
}
if(m.shu[x1-1][y1]==0)
{
x1=x1-1;
push(x1,y1);
m.shu[x1][y1]=-1;
continue;
}
if(m.shu[x1][y1-1]==0)
{
y1=y1-1;
push(x1,y1);
m.shu[x1][y1]=-1;
continue;
}
if(m.shu[x1+1][y1]==0)
{
x1=x1+1;
push(x1,y1);
m.shu[x1][y1]=-1;
continue;
}
pop();
if(p->next==NULL)
break;
x1=p->row;
y1=p->col;
}
if(x1==x2&&y1==y2)
{
while(p->next!
=NULL)
{
printf("%d%d\n",p->row,p->col);
pop();
}
}
else
printf("NoAnswer!
!
!
");
其中要寻求所有的通路,在这里则使用了一个while循环,这样可以找到所有的通路。
图解分析:
整体流程图:
迷宫内部操作流程图:
四、调试分析
第一个问题,在刚开始的调试过程中,我们遇到了,无法判断走过的路程,从而出现了死循环,导致程序不能正常进行,但是经过我们的讨论,我们想出用标记的方法来解决,也就是让走过的路程全给标示了,这样就不会再走重复的路。
第二个问题,就是性用菜单来实现操作,那样程序的操作性就会更强,所以我们就要把所有的方法,给写成一个个的函数来调用,这样就遇到了参量传递的问题,但是经过我们的参考以及从书本上的实例,我们慢慢地更深的了解到了参量传递的应用,那么这个问题也就迎刃而解了。
从此我们实现了菜单操作!
五、程序实现及测试
运行界面:
开始界面
六、体会及不足之处
通过此次课程设计,是我对于数据结构有了更深的了解,更新的认识。
数据结构是一门重要的课程,只有数据结构学得扎实了,才能对于计算机有更深的应用,所以学好数据结构是很重要的。
经过两周的上机设计,我实现了简单的迷宫求解,能够简单的实现求解过程。
但是还存在着不足之处,本程序不能循环执行,只能执行一次。
有待改进!
七、参考文献
1、《 数据结构(c语言版) 》严蔚敏 清华大学出版社
2、《 数据结构实验教程 》李业丽、郑良斌 《 数据结构 》高教出版社
3、《 数据结构习题 》李春保 清华大学出版社
4、《 数据结构习题 》严蔚敏 清华大学出版社
5、《 C语言与数据结构 》王立柱 清华大学出版社
6、《 数据结构(C语言篇)习题与解析》 李春保 清华大学出版社。
八、源代码
#include
#include
typedefstruct//迷宫内部设置
{
intshu[16][16];
introw;
intcol;
}Maze;
structnode
{
introw;
intcol;
structnode*next;
};
structnode*p;
voidpush(intx1,inty1)
{
structnode*a;
a=(structnode*)malloc(sizeof(structnode));
a->row=x1;
a->col=y1;
a->next=p;
p=a;
}
voidpop(void)
{
structnode*q;
q=p;
p=p->next;
free(q);
}
voidCreatInit(Maze*m,intx,inty)//创建迷宫
{
printf("pleaseinputnumber:
\n");
inti,j;
for(i=0;i<=x;i++)
{
for(j=0;j<=y;j++)
m->shu[i][j]=2;
}
for(i=1;i<=x;i++)
for(j=1;j<=y;j++)
scanf("%d",&m->shu[i][j]);
m->row=x;
m->col=y;
}
voidmenu()
{
printf("\n*************************\n");
printf("欢迎进入迷宫\n");
printf("1、进入迷宫\n");
printf("2、退出\n");
}
intmain(void)
{
intt;
intx,y;
intx1,y1;
intx2,y2;
inti,j;
while
(1)
{
menu();
printf("请选择:
");
scanf("%d",&t);
if(t==2)
break;
printf("输入迷宫的形状!
\n");
scanf("%d%d",&x,&y);
Mazem;
CreatInit(&m,x,y);
for(i=1;i<=x;i++)
{
for(j=1;j<=y;j++)
printf("%d\t",m.shu[i][j]);
printf("\n");
}
printf("输入入口位置:
");
scanf("%d%d",&x1,&y1);
printf("输入出口的位置:
");
scanf("%d%d",&x2,&y2);
p=(structnode*)malloc(sizeof(structnode));
p->row=0;
p->col=0;
p->next=NULL;
push(x1,y1);
while((x1>=1&&x1<=x)||(y1>=1&&y1<=y))
{
if(x1==x2&&y1==y2)
{
break;
}
if(m.shu[x1][y1+1]==0)
{
y1=y1+1;
push(x1,y1);
m.shu[x1][y1]=-1;
continue;
}
if(m.shu[x1-1][y1]==0)
{
x1=x1-1;
push(x1,y1);
m.shu[x1][y1]=-1;
continue;
}
if(m.shu[x1][y1-1]==0)
{
y1=y1-1;
push(x1,y1);
m.shu[x1][y1]=-1;
continue;
}
if(m.shu[x1+1][y1]==0)
{
x1=x1+1;
push(x1,y1);
m.shu[x1][y1]=-1;
continue;
}
pop();
if(p->next==NULL)
break;
x1=p->row;
y1=p->col;
}
if(x1==x2&&y1==y2)
{
while(p->next!
=NULL)
{
printf("%d%d\n",p->row,p->col);
pop();
}
}
else
printf("NoAnswer!
!
!
");
}
return0;
}