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：********

姓名：***

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义

ADT Stack{

数据对象：D={ai|ai属于CharSet，i=1、2…n，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0 Destroy(&S)

初始条件：栈已经存在

操作结果：销毁栈s

}ADT 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,COL}

ROW={|ai-1,j,ai,j属于D，i=1,2,…M,j=0,1,…N}

COL={|ai,j-1,ai,j属于D,i=0,1,…M，j=1,2,…N}

基本操作：

InitMaze(MazeType &maze, int a[][COL], int row, int col){

初始条件：二维数组int a[][COL],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，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 struct{

int row; //迷宫中的行

int col; //......的列

}PosType;//坐标

（2）迷宫类型：

typedef struct{

int m,n;

int arr[RANGE][RANGE];

}MazeType; //迷宫类型

void InitMaze(MazeType &maze, int a[][COL], 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false

Void PrintMaze（MazeType maze）

//将迷宫打印出来

（3）栈类型：

typedef struct{

int step; //当前位置在路径上的"序号"

PosType seat; //当前的坐标位置

DirectiveType di; //往下一个坐标位置的方向

}SElemType;//栈的元素类型

typedef struct{

SElemType *base;

SElemType *top;

int stacksize;

}SqStack;

栈的基本操作设置如下：

V oid InitStack（SqStack & S）

//初始化，设S为空栈（S.top=NUL）

V oid DestroyStack(Stack &S)

//销毁栈S，并释放空间

V oid ClearStack（SqStack & S）

//将栈S清空

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FALSE

Statue 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FALSE

Statue 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FALSE

Statue Push(SqStack&S，SElemType &e)

//若分配空间程控，则删除栈顶并以e带回其值，则返回TRUE

//否则返回FALSE

V oid StackTraverse（SqStack &S，Status）（*Visit）（SElemType e））

//从栈顶依次对S中的每个节点调用函数Visit

4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

do{

if( Pass(maze,curpos) ){ //如果当前位置可以通过,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,并退回步

}

if(e.di<4){