数据结构课程设计 迷宫问题.docx

1、数据结构课程设计 迷宫问题课程设计（论文）任务书 软件 学 院 软件工程+电子商务2009 专 业 2 班 一、课程设计(论文)题目 迷宫问题 二、课程设计(论文)工作自 2010 年 12月 27 日起至 2011 年 1月 2 日止 三、课程设计(论文) 地点: 创新大楼实训中心 四、课程设计(论文)内容要求：1本课程设计的目的（1）巩固和加深对数据结构基本知识的理解，提高综合运用课程知识的能力。（2）使学生掌握软件设计的基本内容和设计方法，并培养学生进行规范化软件设计的能力。（3）使学生掌握使用各种计算机资料和有关参考资料，提高学生进行程序设计的基本能力。2课程设计的任务及要求1）基本要

2、求：（1）对系统进行功能模块分析、控制模块分析；（2）系统设计要能完成题目所要求的功能；（3）编程简练，可用，尽可能的使系统的功能更加完善和全面；（4）说明书、流程图要清楚；（5）提高学生的论文写作能力； （6）特别要求自己独立完成； 2）创新要求： 在基本要求达到后，可进行创新设计，如改善算法性能、友好的人机界面。3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印与写课程设计论文（2）论文包括目录、正文、小结、参考文献、附录等（3）课程设计论文装订按学校的统一要求完成4）课程设计进度安排内容 天数 地点构思及收集资料 1 图书馆编码与调试 3 实验室撰写论文 1 图书馆、实验室学生签名： 2

3、0011 年 1 月 3日课程设计(论文)评审意见（1）基本算法 （20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （2）设计分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （3）调试分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）论文内容（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）答辩分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（6）格式规范性及考勤是否降等级：是（ ）、否（）评阅人： 职称： 讲师 2011 年 1月4日目录一、 需求分析 1二、 概要设计 2三、 详细设计 5四、 调试分析及测试 15五、 个人工作及创新 1

4、8六、 小结 19参考文献 20一、 需求分析1.选题理由本次课设我选择了迷宫问题，迷宫求解是数据结构课程的一个经典问题，迷宫问题要求寻找一条从入口到出口的路径。通常用的是“穷举求解”的方法。为了保证在任何位置上都能原路退回，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，在求解迷宫通路的算法中要应用“栈”的思想。对于栈的内容在整个学期的学习中我也有了一定的了解，所以选择了迷宫这一经典问题作为本次课设的内容。 2.基本原理分析 迷宫问题通常是用“穷举求解”方法解决，即从入口出发，顺着某一个方向进行探索，若能走通，则继续往前走；否则沿着原路退回，换一个方向继续探索，直至出口位置，

5、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，则所设定的迷宫没有通路。栈是一个后进先出的结构，可以用来保存从入口到当前位置的路径。以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，在迷宫的四周加一圈障碍。对于迷宫任何一个位置，均约定东、南、西、北四个方向可通。 3.功能要求 （1）以一个二维数组Mazem+2n+2表示迷宫，其中：Maze0j和Mazem+1j(0=j=n+1)及Mazei0和Mazein+1 (0=i=m+1)为做外层的一圈障碍。数组中以0表示通路，1表示障碍，限定迷宫的大小为：m,n=0数据关系：R1=| ai-1

6、, aiD,i=2,n基本操作：InitStack(&S)操作结果：构造一个空栈S。DestroyStack(&S)初始条件：栈S已存在。操作结果：销毁栈S。ClearStack(&S)初始条件：栈S已存在。操作结果：将S清为空栈。StackLength(S)初始条件：栈S已存在。操作结果：返回栈S的长度。StackEmpty(S)初始条件：栈S已存在。操作结果：若S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE。GetTop(S，&e)初始条件：栈S已存在。操作结果：若栈S不空，则以e返回栈顶元素。Push(&S， e)初始条件：栈S已存在。操作结果：在栈S的栈顶插入新的栈顶元素e。Pop(&S

7、，&e)初始条件：栈S已存在。操作结果：删除S的栈顶元素，并以e返回其值。StackTraverse（S，visit（）初始条件：栈S已存在。操作结果：从栈底到栈顶依次对S中的每个元素调用函数visit（）。 ADT Stack（2）迷宫的抽象数据类型ADT maze数据对象：D=ai,j| ai,j ,#,*,0=i=m+1,0=j=n+1,m,n=10数据关系：R=ROW,COL基本操作：InitMaze(&M,a,row,col)初始条件：二维数组arow+2col+2已存在，其中自第1行至第row+1行，每行中自第1列至第col+1列的元素已有值，并且以值0表示通路，以值1表示障碍。操

8、作结果：构成迷宫的字符型数组，以空白字符表示通路，以字符#表示障碍，并在迷宫四周加上一圈障碍。MazePath(&M)初始条件：迷宫M已被赋值。操作结果：若迷宫M中存在一条通路，则按以下规定改变迷宫M的状态：以字符*表示路径上的位置，字符表示“死胡同”，否则迷宫的状态不变。PrintMaze（M）初始条件：迷宫M已存在。操作结果：以字符形式输出迷宫。 ADT maze2、整体框架 本程序包含三个模块（1）栈模块实现栈抽象数据类型（2）迷宫模块实现迷宫抽象数据类型（3）主程序模块：void mian() 初始化； Do接受命令；处理命令；while(命令!=“退出”)；各模块之间的调用关系如图一

9、： 图一：调用关系图函数的调用关系图反映了程序的层次结构如图二： 图二 ：函数的调用关系图三、 详细设计源程序:#include #include #include #define MAXLEN 10/迷宫包括外墙最大行列数目#define TRUE 1#define FALSE 0#define OK 1#define ERROR 0typedef int Status;/ 坐标位置类型typedef struct int r,c; PosType;/迷宫中r行c列的位置/迷宫类型typedef struct int r; int c; char arrMAXLENMAXLEN;/可取 ,*

10、,#MazeType; typedef struct/int step; / 当前位置在路径上的“序号” PosType seat; /当前的坐标位置 int di; /往下一坐标位置的方向SElemType;/结点类型typedef struct NodeType SElemType data; NodeType *next;NodeType,*LinkType;/栈类型typedef struct LinkType top; int stacksize;SqStack; PosType start;PosType end;MazeType maze;bool found;/创建栈Statu

11、s InitStack(SqStack &S) S.top=(LinkType)malloc(sizeof(NodeType); S.top-next=NULL; S.stacksize=0; return OK;/进栈Status Push(SqStack &S,SElemType &e) LinkType p; p=(NodeType*)malloc(sizeof(NodeType); p-data=e; p-next=S.top; S.top=p; S.stacksize+; return OK;/判断是否为栈空Status StackEmpty(SqStack S) if(S.top-

12、next=NULL) return OK; return ERROR; /出栈Status Pop(SqStack &S,SElemType &e) LinkType p; if(StackEmpty(S) return ERROR; p=S.top; e=p-data; S.top=S.top-next; S.stacksize-; free(p); return OK;/销毁栈Status DestroyStack(SqStack &S) LinkType p; while(S.top!=NULL) p=S.top; S.top=S.top-next; free(p); /一个一个删除 i

13、f(S.top=NULL) return OK; else return ERROR;/曾走过但不是通路标记并返回OKStatus MarkPrint(MazeType &maze,PosType curpos)maze.arrcurpos.rcurpos.c=;/表示曾走过但不通return OK;/曾走过而且是通路标记并返回OKStatus FootPrint(MazeType &maze,PosType curpos) maze.arrcurpos.rcurpos.c=*;/*表示可通 return OK;/选择下一步的方向PosType NextPos(PosType &curpos,

14、int i) PosType cpos; cpos=curpos; switch(i) /1.2.3.4分别表示东,南,西,北方向 case 1 : cpos.c+=1; break; case 2 : cpos.r+=1; break; case 3 : cpos.c-=1; break; case 4 : cpos.r-=1; break;return cpos;/判断当前位置是否可通 Status Pass(MazeType &maze, PosType curpos) if(maze.arrcurpos.rcurpos.c= ) return TRUE; else return FAL

15、SE;/创建迷宫/按照用户输入的二维数组（0或1），设置迷宫maze的初值，包括加上边缘一圈的值void InitMaze(MazeType &maze, char aMAXLENMAXLEN, int row, int col) maze.r=row; maze.c=col; for(int i=0;i=col+1;i+) a0i=1; arow+1i=1; for(i=0;i=row+1;i+) ai0=1; aicol+1=1; for(i=0;i=maze.r+2;i+) for(int j=0;jmaze.c+2;j+) if(aij=1) maze.arrij=#; else ma

16、ze.arrij= ; /求迷宫路径的伪码算法：Status MazePath(MazeType &maze,PosType start,PosType end)/求解迷宫maze中，从入口start到出口end的一条路径，若存在，返回TRUE,否则返回FALSE PosType curpos; SqStack S; SElemType e; InitStack(S); curpos=start;/设定“当前位置”为“入口位置” /curstep=1; /探索第一步 found=false;do if(Pass(maze,curpos) /当前位置可以通过，即是未曾走到过的通道块留下足迹 Fo

17、otPrint(maze,curpos);/做可以通过的标识/e.step=curstep; e.seat=curpos; e.di=1; /为栈顶元素赋值 Push(S,e); /加入路径 if(curpos.r=end.r & curpos.c=end.c) found=true;/如果到达终点返回true else curpos=NextPos(curpos,1);/下一位置是当前位置的东邻 else /当前位置不能通过 if(!StackEmpty(S) Pop(S,e); while(e.di=4 & !StackEmpty(S) MarkPrint(maze,e.seat); /留

18、下不能通过的标记 Pop(S,e); if(e.di4) e.di+; /换下个方向 Push(S,e); / curpos=NextPos(e.seat,e.di); /进行探索 while(!StackEmpty(S)&!found);DestroyStack(S);return found;/将标记路径信息的迷宫（字符型方阵）输出到终端(包括外墙)void PrintMaze(MazeType &maze) for(int i=0;i=maze.r+2;i+) for(int j=0;j=2) if(ncnum)m+;n=1; a2mn=datai; n+; i+; fclose(fp)

19、;InitMaze(maze, a2, rnum, cnum); printf(n迷宫建立完成！n); break; case m: printf(n请输入迷宫入口的坐标，以空格为间隔:-); scanf(%d %d,&start.r,&start.c); printf(n请输入迷宫出口的坐标，以空格为间隔:-); scanf(%d %d,&end.r,&end.c); MazePath(maze, start, end); break; case p: if(found) printf(n求解迷宫的结果如下-n); PrintMaze(maze); else printf(n找不到路径！n); void main()char cmd;Initialization();do ReadCommand(cmd); /读入一个操作符命令 Interpre(cmd); /解释执行命令操作符while(cmd!=q);四、 调试分析及测试1、调试分析：（1）本程序有一个核心算法，即求迷宫的路径，在调试的时候，出现了两个问题：没有想到要用记号，导致迷宫走不出来；没有设置found，不知何时跳出。（2）原本栈的元素e中除了di往下一坐标位置的方向和seat当前的坐标位置，还有一个step当前位置在路径上的序号，后来发现step没什么用