数据结构迷宫实验报告及代码.docx
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数据结构迷宫实验报告及代码
一．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，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。
程序执行的命令：
1创建迷宫；2求解迷宫；3输出迷宫求解；
二．算法设计
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）
三．程序设计
根据算法设计中给出的有关数据和算法，选定物理结构，详细设计需求分析中所要求的程序。
包括：
人机界面设计、主要功能的函数设计、函数之间调用关系描述等。
1界面设计
1）迷宫界面
2）迷宫路径显示
2主要功能
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;
}
2）出栈操作
StatusPop（MazeStack&S,MazeType&e）//出栈
{
if（S.top==S.base）
returnERROR;
e=*--S.top;
returnOK;
}
3）判断栈是否为空
StatusStackEmpty（MazeStack&S）//判断是否为空
{
if（S.base==S.top）
returnOK;
returnERROR;
}
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（"<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（"<}
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;
}
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;
}
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
}
7）标记作废路径
voidMakePrint（PosTypepos）
{
cout<<"\n（"<mazeMap[pos.y][pos.x]=0;//将走不通的块替换为墙壁
}
3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:
"<for（inti=0;i<10;++i）
{
for（intj=0;j<10;++j）
cout<cout<}
cout<if（MazePath（mazeStart,mazeEnd））
cout<<"\n走通迷宫"<else
cout<<"\n走不通迷宫"<system（"PAUSE"）;
return0;
}
四．测试与分析
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‘->’。
源程序：
#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:
"<for（inti=0;i<10;++i）
{
for（intj=0;j<10;++j）
cout<cout<}
cout<if（MazePath（mazeStart,mazeEnd））
cout<<"\n走通迷宫"<else
cout<<"\n走不通迷宫"<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（"<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（"<}
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<<"->（"<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（"<mazeMap[pos.y][pos.x]=0;//将走不通的块替换为墙壁
}
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