数据结构课程设计报告迷宫求解递归与非递归.docx

1、数据结构课程设计报告迷宫求解递归与非递归数据结构课程设计迷宫求解 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 迷宫求解1、问题描述输入一个任意大小的迷宫数据，用递归和非递归两种方法求出一条走出迷宫的路径，并将路径输出。2、设计思路从入口出发，按某一方向向前探索，若能走通并且未走过，即某处可以到达，则到达新点，否则试探下一个方向；若所有的方向均没有通路，则沿原路返回前一点，换下一个方向再继续试探，直到找到一条通路，或无路可走又返回入口点。在求解过程中，为了保证在到达某一点后不能向前继续行走（无路）时，能正确返回前一点以便继续从下一个方向向前试探，则需要用一个栈（递归不需要）保存所能够到达的每一点的下标及

2、从该点前进的方向。设迷宫为m行n列，利用mazemn来表示一个迷宫，mazeij=0或1；其中：0表示通路，1表示不通，当从某点向下试探时，中间点有四个方向可以试探，而四个角点有两个方向，其他边缘点有三个方向，为使问题简单化，用mazem+2n+2来表示迷宫，而迷宫的四周的值全部为1，这样做使问题简单了，每个点的试探方向全部为4，不用再判断当前点的试探方向有几个。3、数据结构设计在上述表示迷宫的情况下，每个点有4个方向去试探，如当前点的坐标（x，y），与其相邻的4个点的坐标都可根据与该点的相邻方位而得到。因为出口在（m，n），因此试探顺序规定为：从当前位置向前试探的方向为从正东沿顺时针方向进行

3、。为了简化问题，方便求出新点的坐标，将从正东开始沿顺时针进行的4个方向的坐标增量放在一个结构数组move4中，在move数组中，每个元素有两个域组成，x为横坐标增量，y为纵坐标增量。这样对move设计会很方便地求出从某点（x，y）按某一方向v(0=v=3)到达的新点（i，j）的坐标：i=x+movev.x;j=y+movev.y;当到达了某点而无路可走时需返回前一点，再从前一点开始向下一个方向继续试探。因此，压入栈中的不仅是顺序到达的各点的坐标，而且还要有从前一点到达本点的方向。栈中元素是一个由行、列、方向组成。具体结构定义如下：#define m 3#define n 3typedef st

4、ruct int x,y; item; /*路线移动的方向坐标,x为横向,y纵向*/item move4;（递归只需定义到这里）typedef struct int x,y,d;Datatype; /*路线移动的方向坐标，x为横坐标，y为总坐标*/typedef struct Datatype dataMAXSIZE; /*存储路线移动的方向坐标*/ int top;SeqStack,*PSeqStack;4、功能函数设计迷宫栈的实现函数mazepath()迷宫递归的实现函数path()为了防止重复达到某点，以避免发生死循环，每次达到了某点(i,j)后，改变mazeij的值，迷宫栈的实现直接置

5、-1，算法结束前恢复原迷宫；而迷宫递归是将当前值置为已走的步骤，这样输出时对走过的路更显而易见。（1）栈的函数设计：栈的初始化函数 Init_SeqStack() 判栈空 Empty_SeqStack()入栈函数 Push_SeqStack()出栈函数 Pop_SeqStack()取栈顶函数 GetTop_SeqStack() 销毁栈 Destroy_SeqStack()5、程序代码迷宫栈：#include#include#define MAXSIZE 100#define m 3 #define n 3 /*定义迷宫的行数和列数，可更改*/typedef struct int x,y;ite

6、m;item move4; /*路线移动的方向坐标*/typedef struct int x,y,d;Datatype; /*横纵坐标及方向*/typedef struct Datatype dataMAXSIZE; int top;SeqStack,*PSeqStack; /*定义栈*/PSeqStack Init_SeqStack(void) /*初始化栈*/ PSeqStack S; S=(PSeqStack)malloc(sizeof(SeqStack); if(S) S-top=-1; return S;int Empty_SeqStack(PSeqStack S) /*判栈空*/

7、 if(S-top=-1) return 1; else return 0;int Push_SeqStack(PSeqStack S,Datatype x) /*入栈*/ if(S-top=MAXSIZE-1) return 0; else S-top+; S-dataS-top=x; return 1; int Pop_SeqStack(PSeqStack S,Datatype *x) /*出栈*/ if(Empty_SeqStack(S) return 0; else *x=S-dataS-top; S-top-; return 1; void Destroy_SeqStack(PSeq

8、Stack *S) /*毁栈*/ if(*S) free(*S); *S=NULL; return;int mazepath(int mazen+2,item move4,int x0,int y0) /*迷宫功能实现函数*/*求迷宫路径，入口参数：迷宫数组，下标移动的增量数组，开始点（x0，y0），0（m,n）是终点，返回值：1表示求出路径，0表示无路径*/ PSeqStack S; Datatype temp; int x,y,d,i,j; temp.x=x0; temp.y=y0; temp.d=-1; S=Init_SeqStack(); /*初始化栈*/ if(!S) printf(

9、栈初始化失败); return 0; Push_SeqStack(S,temp); while(!Empty_SeqStack(S) Pop_SeqStack(S,&temp); x=temp.x; y=temp.y; d=temp.d+1; while(d4) /*存在剩余方向可以搜索*/ i=x+moved.x; j=y+moved.y; if(mazeij=0) /*此方向可以走*/ temp.x=x; temp.y=y; temp.d=d; mazexy=-1; Push_SeqStack(S,temp); /*点（x，y）可以走，用栈保存可以走的路径*/ x=i;y=j; if(x=

10、m&y=n) /*迷宫有路*/ while(!Empty_SeqStack(S) Pop_SeqStack(S,&temp); printf(%d,%d)-,temp.x,temp.y); /*打印可以走的路径*/ Destroy_SeqStack(&S); /*销毁栈*/ return 1; else d=0; /*方向复位，从第一个方向开始试探*/ else d+; /*试探下一个方向*/ /*while(d4)*/ /*while*/ Destroy_SeqStack(&S); /*销毁栈*/printf(迷宫无路径n); return 0; /*迷宫无路*/void main() it

11、em move4; int mazem+2n+2; int i,j; for(i=0;im+2;i+) /*输入迷宫，四周为1*/ for(j=0;jn+2;j+) scanf(%d,&mazeij); move0.x=1;move0.y=0; move1.x=0;move1.y=1; move2.x=-1;move2.y=0; move3.x=0;move3.y=-1; /*给方向坐标赋值*/ mazepath(maze,move,1,1);getch();迷宫递归:#include#include#define m 3#define n 3typedef struct int x,y;it

12、em;item move4;int path(int mazen+2,item move,int x,int y,int step)/*求迷宫路径，入口参数：迷宫数组，下标移动的增量数组，开始点（x，y），以及开始点对应的步数step，（m,n）是终点，返回值：1表示求出路径，0表示无路径*/ int i; step+; mazexy=step; if(x=m&y=n) return 1; /*起始位置是出口，找到路径，结束*/ for(i=0;i4;i+) if(mazex+movei.xy+movei.y=0) if(path(maze,move,x+movei.x,y+movei.y,s

13、tep) return 1; /*下一个是出口，则返回*/ step-; mazexy=0; return 0;void main() item move4; int mazem+2n+2; int i,j; for(i=0;im+2;i+) for(j=0;jn+2;j+) scanf(%d,&mazeij); printf(n); move0.x=1;move0.y=0; move1.x=0;move1.y=1; move2.x=-1;move2.y=0; move3.x=0;move3.y=-1; if(path(maze,move,1,1,1) for(i=0;im+2;i+) for

14、(j=0;jn+2;j+) printf(%d ,mazeij); printf(n); /*输出有路迷宫的路线*/else printf(“迷宫无路径n”); getch();6、运行与测试迷宫栈（无路径）：有路径：迷宫递归（无路径）：有路径：7、设计心得迷宫这个问题也是老师经常讲的例子，是加深对栈运用的好程序。这个程序又加了个递归的算法，相同的程序不同的算法。我结合老师提过的思想与教材上的例子，很顺利的完成了这个程序。其实在写完这个程序后，我又想到了马的遍历，这两个程序的设计思想极其相似，所以我很快又写出马的遍历栈与递归的算法，并且运行成功。至此，三个题目设计都完成了，每次上机都会遇到题目，这次也不例外，经过我的不懈努力，解决了部分，还有的现在不能解决，只能留着日后思考和解决了，例如简化代码，可视化调试。这次的程序设计也让我意识到，在编写之前，做整体的规划很重要，这才能让我们的编写效率更高。