数据结构迷宫问题实验报告.docx

1、数据结构迷宫问题实验报告数据结构与算法设计迷宫问题实验报告实验二专业：物联网工程班级：物联网1班学号：15180118姓名：刘沛航一、 实验目的 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，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；当迷宫无路径时，提示输入错误结束程序。二、实验内容 用一个m*m长方阵表示迷宫，0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。设计一个程序对于任意设定的迷宫，求出一条从入口到出口的通路，或得出没有通路的结论。三、程序设计 1、概要设计（1）设定栈的抽象数据类型定

2、义 ADT Stack数据对象：D=ai|ai属于CharSet，i=1、2n，n=0数据关系：R=|ai-1,ai属于D，i=2,3,n基本操作：InitStack(&S)操作结果：构造一个空栈Push（&S，e）初始条件：栈已经存在操作结果：将e所指向的数据加入到栈s中Pop（&S,&e）初始条件：栈已经存在操作结果：若栈不为空，用e返回栈顶元素，并删除栈顶元素Getpop（&S，&e）初始条件：栈已经存在操作结果：若栈不为空，用e返回栈顶元StackEmpty(&S)初始条件：栈已经存在操作结果：判断栈是否为空。若栈为空，返回1，否则返回0Destroy(&S)初始条件：栈已经存在操作结

3、果：销毁栈sADT Stack（2）设定迷宫的抽象数据类型定义ADT yanshu数据对象：D=ai,j|ai,j属于 、*、#,0=i=M,0=j=N数据关系：R=ROW,COLROW=|ai-1,j,ai,j属于D，i=1,2,M,j=0,1,NCOL=|ai,j-1,ai,j属于D,i=0,1,M，j=1,2,N基本操作：InitMaze(MazeType &maze, int aCOL, int row, int col)初始条件：二维数组int aCOL,已经存在，其中第1至第m-1行，每行自第1到第n-1列的元素已经值，并以值0表示障碍，值1表示通路。操作结果：构造迷宫的整形数组，

4、以空白表示通路，字符0表示障碍在迷宫四周加上一圈障碍MazePath（&maze）初始条件：迷宫maze已被赋值操作结果：若迷宫maze中存在一条通路，则按如下规定改变maze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ADTmaze（3）本程序包括三个模块a、主程序模块void main()初始化；构造迷宫；迷宫求解；迷宫输出；b、栈模块实现栈的抽象数据类型c、迷宫模块实现迷宫的抽象数据类型2、详细设计 （1）坐标位置类型： typedef structint row;/迷宫中的行int col

5、;/.的列PosType;/坐标（2）迷宫类型：typedef structint m,n;int arrRANGERANGE;MazeType;/迷宫类型voidInitMaze(MazeType &maze, int aCOL, int row, int col)/设置迷宫的初值，包括边缘一圈的值Bool 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，则返回true，否则返回falseVoid PrintMaze（MazeType maze）/将迷宫打印出来（3）栈

6、类型：typedef structintstep;/当前位置在路径上的序号PosTypeseat;/当前的坐标位置DirectiveTypedi;/往下一个坐标位置的方向SElemType;/栈的元素类型typedef structSElemType *base;SElemType *top;int stacksize;SqStack;栈的基本操作设置如下：Void InitStack（SqStack & S）/初始化，设S为空栈（S.top=NUL）Void DestroyStack(Stack &S)/销毁栈S，并释放空间Void ClearStack（SqStack & S）/将栈S清空

7、Int StackLength（SqStack &S）/返回栈S的长度Status StackEmpty（SqStack &S）？、若S为空栈（S.top=NULL），则返回TRUE，否则返回FALSEStatue GetTop（SqStack &S，SElemType e）/r若栈S不空，则以e待会栈顶元素并返回TRUE，否则返回FALSEStatue Pop(SqStack&S，SElemType e)/若分配空间成功，则在S的栈顶插入新的栈顶元素s并返回TRUE/否则栈不变，并返回FALSEStatue Push(SqStack&S，SElemType &e)/若分配空间程控，则删除栈顶

8、并以e带回其值，则返回TRUE/否则返回FALSEVoid StackTraverse（SqStack &S，Status）（*Visit）（SElemType e）/从栈顶依次对S中的每个节点调用函数Visit4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InitStack(s);PosType curpos = start;int curstep = 1;/探索第一部doif( Pass(maze,curpos) )/如果当前位置可以通

9、过,即是未曾走到的通道块FootPrint(maze,curpos);/留下足迹e = CreateSElem(curstep,curpos,1);/创建元素Push(s,e);if( PosEquare(curpos,end) )return TRUE;curpos =NextPos(curpos,1);/获得下一节点: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) )MarkPrint(maze,e.seat); Pop(s,e);/留下不能通过的标记,并退

10、回步if(e.di4)e.di+; Push(s,e);/换一个方向探索curpos = NextPos(e.seat,e.di);/设定当前位置是该方向上的相块/if/if/elsewhile(!StackEmpty(s);return FALSE;/MazePath四、程序调试分析 1.首先呢，想自己读入数据的，回来发现那样，很麻烦，所以还是事先定义一个迷宫。2.栈的元素类型 一开始有点迷惑，后来就解决了3.本题中三个主要算法；InitMaze，MazePath和PrintMaze的时间复杂度均为O（m*n）本题的空间复杂度也是O（m*n）五、用户使用说明 1本程序运行在windows系列

11、的操作系统下，执行文件为：Maze_Test.exe。六、程序运行结果1.建立迷宫：2通过1功能建立8*8的迷宫后，通过2功能继续建立迷宫内部：通过建立自己设定单元数目建立迷宫内墙。3通过3功能观察已建立的迷宫结构：4通过4功能确立迷宫起点和终点：（此处像我们随机选择4,4和2,7分别为起点终点）5执行5功能，判断是否有路径走出迷宫：这种情况无法走出迷宫。我们再次观察图像设4,4和1,6分别为起点终点，再运行5功能。观察到可以成功解开迷宫步数从1依次开始。七、程序清单#include#include#include#include/ 迷宫坐标位置类型typedef struct int x;

12、/ 行值 int y; / 列值 PosType;#define MAXLENGTH 25 / 设迷宫的最大行列为25 typedef int MazeTypeMAXLENGTHMAXLENGTH; / 迷宫数组行列 typedef struct / 栈的元素类型 int ord; / 通道块在路径上的序号 PosType seat; / 通道块在迷宫中的坐标位置 int di; / 从此通道块走向下一通道块的方向(03表示东北) SElemType;/ 全局变量 MazeType m; / 迷宫数组 int curstep=1; / 当前足迹,初值为1 #define STACK_INIT_

13、SIZE 10 / 存储空间初始分配量 #define STACKINCREMENT 2 / 存储空间分配增量 / 栈的顺序存储表示 typedef struct SqStack SElemType *base; / 在栈构造之前和销毁之后，base的值为NULL SElemType *top; / 栈顶指针 int stacksize; / 当前已分配的存储空间，以元素为单位 SqStack; / 顺序栈/ 构造一个空栈Sint InitStack(SqStack *S) / 为栈底分配一个指定大小的存储空间 (*S).base = (SElemType *)malloc(STACK_INI

14、T_SIZE*sizeof(SElemType); if( !(*S).base ) exit(0); (*S).top = (*S).base; / 栈底与栈顶相同表示一个空栈 (*S).stacksize = STACK_INIT_SIZE; return 1;/ 若栈S为空栈（栈顶与栈底相同的），则返回1，否则返回0。int StackEmpty(SqStack S) if(S.top = S.base) return 1; else return 0;/ 插入元素e为新的栈顶元素。int Push(SqStack *S, SElemType e) if(*S).top - (*S).b

15、ase = (*S).stacksize) / 栈满，追加存储空间 (*S).base = (SElemType *)realloc(*S).base , (*S).stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(SElemType); if( !(*S).base ) exit(0); (*S).top = (*S).base+(*S).stacksize; (*S).stacksize += STACKINCREMENT; *(*S).top)+=e; return 1;/ 若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回1；否则返回0。int Pop(SqSt

16、ack *S,SElemType *e) if(*S).top = (*S).base) return 0; *e = *-(*S).top; / 这个等式的+ * 优先级相同，但是它们的运算方式，是自右向左 return 1;/ 定义墙元素值为0,可通过路径为1,不能通过路径为-1,通过路径为足迹/ 当迷宫m的b点的序号为1(可通过路径)，return 1; 否则，return 0。int Pass(PosType b) if(mb.xb.y=1) return 1; else return 0;void FootPrint(PosType a) / 使迷宫m的a点的序号变为足迹(curst

17、ep)，表示经过 ma.xa.y=curstep;/ 根据当前位置及移动方向，返回下一位置 PosType NextPos(PosType c,int di) PosType direc4=0,1,1,0,0,-1,-1,0; / 行增量,列增量 / 移动方向,依次为东南西北 c.x+=direcdi.x; c.y+=direcdi.y; return c;/ 使迷宫m的b点的序号变为-1(不能通过的路径)void MarkPrint(PosType b) mb.xb.y=-1;/ 若迷宫maze中存在从入口start到出口end的通道，则求得一条 / 存放在栈中(从栈底到栈顶)，并返回1；否

18、则返回0 int MazePath(PosType start,PosType end) SqStack S; PosType curpos; SElemType e; InitStack(&S); curpos=start; do if(Pass(curpos) / 当前位置可以通过，即是未曾走到过的通道块 FootPrint(curpos); / 留下足迹 e.ord=curstep; e.seat.x=curpos.x; e.seat.y=curpos.y; e.di=0; Push(&S,e); / 入栈当前位置及状态 curstep+; / 足迹加1 if(curpos.x=end.

19、x&curpos.y=end.y) / 到达终点(出口) return 1; curpos=NextPos(curpos,e.di); else / 当前位置不能通过 if(!StackEmpty(S) Pop(&S,&e); / 退栈到前一位置 curstep-; while(e.di=3&!StackEmpty(S) / 前一位置处于最后一个方向(北) MarkPrint(e.seat); / 留下不能通过的标记(-1) Pop(&S,&e); / 退回一步 curstep-; if(e.di3) / 没到最后一个方向(北) e.di+; / 换下一个方向探索 Push(&S,e); cu

20、rstep+;/ 设定当前位置是该新方向上的相邻块 curpos=NextPos(e.seat,e.di); while(!StackEmpty(S); return 0;/ 输出迷宫的结构 void Print(int x,int y) int i,j; for(i=0;ix;i+) for(j=0;jy;j+) printf(%3d,mij); printf(n); void main() PosType begin,end; int i,j,x,y,x1,y1,n,k; dosystem(cls); /清屏函数printf(*物联网1班-15180118-刘沛航*nnn);printf(

21、 1请输入迷宫的行数,列数n);printf( 2请输入迷宫内墙单元数n);printf( 3迷宫结构如下n);printf( 4输入迷宫的起点和终点n);printf( 5输出结果n);printf( 0退出n);printf(nn请选择 ); scanf(%d,&n);switch(n)case 1: printf(请输入迷宫的行数,列数(包括外墙)：(空格隔开); scanf(%d%d, &x, &y); for(i=0;ix;i+) / 定义周边值为0(同墙) m0i=0; / 迷宫上面行的周边即上边墙 mx-1i=0;/ 迷宫下面行的周边即下边墙 for(j=1;jy-1;j+) m

22、j0=0; / 迷宫左边列的周边即左边墙 mjy-1=0;/ 迷宫右边列的周边即右边墙 for(i=1;ix-1;i+) for(j=1;jy-1;j+) mij=1; / 定义通道初值为1 break; case 2: printf(请输入迷宫内墙单元数：); scanf(%d,&j); printf(请依次输入迷宫内墙每个单元的行数,列数：(空格隔开)n); for(i=1;i=j;i+) scanf(%d%d,&x1,&y1); mx1y1=0; break; case 3: Print(x,y);printf(刘沛航建立的迷宫，定义墙元素值为0,可通过路径为1，输入0退出);scanf

23、(%d,&k);break; case 4: printf(请输入起点的行数,列数：（空格隔开）); scanf(%d%d,&begin.x,&begin.y); printf(请输入终点的行数,列数：（空格隔开）); scanf(%d%d,&end.x,&end.y);break; case 5: if(MazePath(begin,end) / 求得一条通路 printf(此迷宫从入口到出口的一条路径如下，谢谢使用刘沛航的程序:n); Print(x,y); / 输出此通路 else printf(此迷宫没有从入口到出口的路径，谢谢使用刘沛航的程序n); printf(输入0退出);scanf(%d,&k); break;while(n!=0);THANKS !致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考