实验数组的表示及其应用教案

云南大学软件学院数据结构实验报告（本实验项目方案受“教育部人才培养模式创新实验区（X3108005）”项目资助）实验难度： A □ B □ C ■学期：2014 秋季学期任课教师: 张德海王常吉实验题目: 数组的表示及其应用小组长:联系电话:电子邮件:完成提交时间：2014年 11月 17日云南大学软件学院2010学年秋季学期《数据结构实验》成绩考核表学号：20131120267 姓名：蔡智霖本人承担角色：代码设计，算法分析，运行监测，填写报告综合得分：（满分100分）指导教师：年月日云南大学软件学院2010学年秋季学期《数据结构实验》成绩考核表学号：20131120272 姓名：邓飞武本人承担角色：结果检验，实验构思，调试代码综合得分：（满分100分）指导教师：年月日云南大学软件学院2010学年秋季学期《数据结构实验》成绩考核表学号：20131120247 姓名：温岩松本人承担角色：错误总结，结果验证，调试代码综合得分：（满分100分）指导教师：年月日云南大学软件学院2010学年秋季学期《数据结构实验》成绩考核表学号：20131120258 姓名：程哲本人承担角色：调试代码，错误总结，实验分析综合得分：（满分100分）指导教师：年月日（下面的内容由学生填写，格式统一为，字体: 楷体, 行距: 固定行距18，字号: 小四，个人报告按下面每一项的百分比打分。

难度A满分70分，难度B满分90分）一、【实验构思（Conceive）】(10%)（本部分应包括：描述实验实现的基本思路，包括所用到的离散数学、工程数学、程序设计、算法等相关知识）程序设计：利用数组来实现迷宫的设计数学知识：运用到了相关的矩阵知识，以及二维数组的知识二、【实验设计(Design)】(20%)（本部分应包括：抽象数据类型的功能规格说明、主程序模块、各子程序模块的伪码说明，主程序模块与各子程序模块间的调用关系）数据部分包括Point（迷宫中点位置的存储结构），而操作包括CreatMaze（获取迷宫），FindMaze（寻找迷宫maze中从（，）到（m,n）的路径），PrintPath（输出迷宫的路径）具体为：1. Pointclass Point //迷宫中点位置的存储结构{public:int x; //x代表当前位置的行坐标int y; //y代表当前位置的列坐标int dir; //0:无效,1:下,2:右,3:上,4:左};2. CreatMaze定义二维指针存取迷宫输入迷宫的长和宽输入迷宫的内容，0代表可通，1代表不通返回存贮迷宫的二维指针maze3. FindMaze将入口位置入栈获取栈顶元素如果有新位置入栈，则把上一个探索的位置存入栈p探索当前位置的相邻位置判断新位置是否可达4. PrintPath定义一个栈，按从入口到出口存取路径取栈p的顶点元素，即第一个位置第一个位置入栈t栈p非空，则反复转移获取下一个位置把新位置入栈输出路径，包括行坐标，列坐标，下一个位置方向三、【实现描述（Implement）】(30%)（本部分应包括：抽象数据类型具体实现的函数原型说明、关键操作实现的伪码算法、函数设计、函数间的调用关系，关键的程序流程图等，给出关键算法的时间复杂度分析。

）1.抽象数据类型具体实现的函数原型说明：class Point //迷宫中点位置的存储结构{public:int x; //x代表当前位置的行坐标int y; //y代表当前位置的列坐标int dir; //0:无效,1:下,2:右,3:上,4:左};2.子程序算法简介int** CreatMaze(int &m,int &n); //获取迷宫bool FindMaze(int **maze,int m,int n); //寻找迷宫maze中从（，）到（m,n）的路径void PrintPath(Stack p); //输出迷宫的路径四、【测试结果（Testing）】(10%)（本部分应包括：对实验的测试结果，应具体列出每次测试所输入的数据以及输出的数据，并对测试结果进行分析总结）1.程序功能选择界面：2.选择后：3.进行数据输入后的结果：4.再次输入数据：四、【实验总结】(10%)（本部分应包括：自己在实验中完成的任务，注意组内的任意一位同学都必须独立完成至少一项接口的实现；对所完成实验的经验总结、心得）蔡智霖：迷宫求解的算法并没有一开始想的那么难，但也需要一步一步小心的把它完成，才能避免在小细节上出错，同时这次的实验堆我们在矩阵上的了解有一定考察。

在本次试验中，也运用到了栈来进行迷宫的存储。

总之，在本次试验中，我们学到了很多，多今后在矩阵的运用有了一个全新的了解。

邓飞武：在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.温岩松：通过这次实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.程哲：在这次实验中，我学到很多东西，加强了我的动手能力，并且培养了我的独立思考能力。

特别是在做实验报告时，因为在做数据处理时出现很多问题，如果不解决的话，将会很难的继续下去。

五、【项目运作描述（Operate）】(10%)（本部分应包括：项目的成本效益分析，应用效果等的分析。

）本程序可以实现基本的迷宫求解功能，可以根据使用者所输入的迷宫来判断是否有同路，以及同路路径。

因为本程序并不具备可视化的运行界面，因此本程序并不具备较高的成本价值，但同时也因为本程序制作成本并不高，因此其效益相对来说尚可。

六、【代码】(10%)（本部分应包括：完整的代码及充分的注释。

注意纸质的实验报告无需包括此部分。

格式统一为，字体: Georgia , 行距: 固定行距12，字号: 小五）#include"StdAfx.h"#include<iostream>using namespace std;class Point//迷宫中点位置的存储结构{public:int x; //x代表当前位置的行坐标int y; //y代表当前位置的列坐标int dir; //0:无效,1:下,2:右,3:上,4:左};class LinkNode//链表结点的存储结构{class Stack;public:Point data;LinkNode *next;};class Stack{private:LinkNode *top; //指向第一个结点的栈顶指针public:Stack(); //构造函数，置空栈~Stack(); //析构函数void Push(Point e); //把元素data压入栈中Point Pop(); //使栈顶元素出栈Point GetPop(); //取出栈顶元素void Clear(); //把栈清空bool empty(); //判断栈是否为空，如果为空则返回，否则返回};Stack::Stack() //构造函数，置空栈{top=NULL;}Stack::~Stack() //析构函数{}void Stack::Push(Point e) //把元素x压入栈中{LinkNode *P = new LinkNode;// P=new LinkNode;P->data=e;P->next=top;top=P;}Point Stack::Pop() //使栈顶元素出栈{Point Temp;LinkNode *P;P=top;top=top->next;Temp=P->data;delete P;return Temp;}Point Stack::GetPop() //取出栈顶元素的值{return top->data;}void Stack::Clear() //把栈清空{top=NULL;}bool Stack::empty() //判断栈是否为空，如果为空则返回，否则返回{if(top==NULL) return 1;else return 0;}//函数说明int** CreatMaze(int &m,int &n); //获取迷宫bool FindMaze(int **maze,int m,int n); //寻找迷宫maze中从（，）到（m,n）的路径void PrintPath(Stack p); //输出迷宫的路径void main(){int back = 1;while(back){int m=0,n=0; //定义迷宫的长和宽int **maze; //定义二维指针存取迷宫int flag;cout<<"*************欢迎使用迷宫求解系统***************";cout<<"\n 菜单：\n\t1.输入迷宫并探索路径\n\t";cout<<"2.退出\n*************************************************\n"<<endl;cout<<"请选择:"<<endl;cin>>flag;for(;;flag=0){if(flag==1){maze=CreatMaze(m,n); //调用CreatMaze(int &m,int &n)函数，得到迷宫if(FindMaze(maze,m,n)) //调用FindMaze(int **maze,int m,int n)函数获取路径;cout<<"结论:迷宫路径探索成功!\n";else cout<<"结论:迷宫路径不存在!\n\n";continue;}if(flag==2) back = 0;break;if(flag<1||flag>3){cout<<"Error!!!\n";continue;}}}}int** CreatMaze(int &m,int &n)//创建迷宫,返回存取迷宫的二维指针{int **maze; //定义二维指针存取迷宫//int i=0,j=0;cout<<"请输入迷宫的长和宽:";int a,b;cin>>a>>b; //输入迷宫的长和宽cout<<"请输入迷宫内容(0为通路，1为堵塞):\n";m=a;n=b; //m,n分别代表迷宫的行数和列数maze=new int *[m+2]; //申请长度等于行数加的二级指针for(int i=0;i<m+2;i++) //申请每个二维指针的空间{maze[i]=new int[n+2];}for( int i=1;i<=m;i++) //输入迷宫的内容，0代表可通，1代表不通for(int j=1;j<=n;j++)cin>>maze[i][j];for( int i=0;i<m+2;i++)//将迷宫的外围全部置,这样输入的时候是从(1,1)开始maze[i][0]=maze[i][n+1]=1;for( int i=0;i<n+2;i++)maze[0][i]=maze[m+1][i]=1;cout<<"您输入的迷宫如下:\n\t";for( int i = 1 ; i <= m;i++)for(int j =1;j <= n;j++){if(maze[i][j]== 0)cout<<"□";if(maze[i][j]== 1)cout<<"■";if(j == n){cout<<endl;cout<<"\t";}}return maze; //返回存贮迷宫的二维指针maze};bool FindMaze(int **maze,int m,int n)//寻找迷宫maze中从（，）到（m,n）的路径//到则返回true,否则返回false{Stack p,q; //定义栈p存储路径,q存探索迷宫的过程Point Temp1,Temp2;int x,y,z;Temp1.x=1;Temp1.y=1;q.Push(Temp1); //将入口位置入栈p.Push(Temp1);maze[1][1]=-1; //标志入口位置已到达过while(!q.empty()) //栈q非空，则反复探索{int orient[4][2]={{0,1},{1,0},{0,-1},{-1,0}}; //定义当前位置移动的个方向Temp2=q.GetPop(); //获取栈顶元素if(!(p.GetPop().x==q.GetPop().x && p.GetPop().y==q.GetPop().y))p.Push(Temp2);//如果有新位置入栈，则把上一个探索的位置存入栈pfor(z=0;z<4;z++) //探索当前位置的个相邻位置{x=Temp2.x+ orient[z][0]; //计算出新位置x位置值y=Temp2.y+ orient[z][1]; //计算出新位置y位置值if(maze[x][y]==0) //判断新位置是否可达{Temp1.x=x;Temp1.y=y;maze[x][y]=-1; //标志新位置已到达过q.Push(Temp1); //新位置入栈}if((x==(m))&&(y==(n))) //成功到达出口{Temp1.x=m;Temp1.y=n;Temp1.dir=0;p.Push(Temp1); //把最后一个位置入栈PrintPath(p); //输出路径return 1; //表示成功找到路径}}if(p.GetPop().x==q.GetPop().x&&p.GetPop().y==q.GetPop().y) //如果没有新位置入栈，则返回到上一个位置{p.Pop();q.Pop();}}return 0; //表示查找失败，即迷宫无路经}void PrintPath(Stack p) //输出路径{cout<<"\n通路判断:";cout<<"该迷宫有通路，路径如下:\n";cout<<"\t行坐标,列坐标,数字方向,实际方向)\n";Stack t; //定义一个栈，按从入口到出口存取路径int a,b;Point data;LinkNode *temp;temp=new LinkNode; //申请空间temp->data=p.Pop(); //取栈p的顶点元素，即第一个位置t.Push(temp->data); //第一个位置入栈tdelete temp; //释放空间while(!p.empty()) //栈p非空，则反复转移{temp=new LinkNode;temp->data=p.Pop(); //获取下一个位置//得到行走方向a=t.GetPop().x-temp->data.x; //行坐标方向b=t.GetPop().y-temp->data.y; //列坐标方向if(a==1) temp->data.dir=1; //方向向下，用表示else if(b==1) temp->data.dir=2; //方向向右，用表示else if(a==-1) temp->data.dir=3; //方向向上，用表示else if(b==-1) temp->data.dir=4; //方向向左，用表示t.Push(temp->data); //把新位置入栈delete temp;}//输出路径，包括行坐标，列坐标，下一个位置方向while(!t.empty()) //栈非空，继续输出{data=t.Pop();cout<<"\t"<<'('<<data.x <<','<< data.y <<','<< data.dir <<","; //输出行坐标，列坐标switch(data.dir) //输出相应的方向{case 1:cout<<"↓)\n";break;case 2:cout<<"→)\n";break;case 3:cout<<"↑)\n";break;case 4:cout<<"←)\n";break;case 0:cout<<")\n";break;}}}。