数据结构与算法之迷宫

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数据结构程序设计(迷宫问题)

数据结构程序设计(迷宫问题)

数据结构程序设计(迷宫问题)数据结构程序设计(迷宫问题)一、引言迷宫问题是计算机科学中常见的问题之一,它涉及到了数据结构的设计和算法的实现。

本文将介绍迷宫问题的定义、常见的解决算法和程序设计思路。

二、问题定义迷宫问题可以描述为:给定一个迷宫,迷宫由若干个连通的格子组成,其中有些格子是墙壁,有些格子是路径。

任务是找到一条从迷宫的起点(通常是左上角)到终点(通常是右下角)的路径。

三、基本数据结构1.迷宫表示:迷宫可以使用二维数组来表示,数组中的每个元素代表一个格子,可以用0表示路径,用1表示墙壁。

2.坐标表示:可以使用二维坐标表示迷宫中的每一个格子,使用(x, y)的形式表示。

四、算法设计1.深度优先搜索算法:深度优先搜索算法可以用来解决迷宫问题。

算法从起点开始,尝试向四个方向中的一个方向前进,如果可以移动则继续向前,直到到达终点或无法继续移动。

如果无法继续移动,则回溯到上一个节点,选择另一个方向继续搜索,直到找到一条路径或者所有路径都已经探索完毕。

2.广度优先搜索算法:广度优先搜索算法也可以用来解决迷宫问题。

算法从起点开始,先将起点加入队列,然后不断从队列中取出节点,并尝试向四个方向中的一个方向移动,将新的节点加入队列。

直到找到终点或者队列为空,如果队列为空则表示无法找到路径。

五、程序设计思路1.深度优先搜索算法实现思路:a) 使用递归函数来实现深度优先搜索算法,参数为当前节点的坐标和迷宫数据结构。

b) 判断当前节点是否为终点,如果是则返回成功。

c) 判断当前节点是否为墙壁或已访问过的节点,如果是则返回失败。

d) 将当前节点标记为已访问。

e) 递归调用四个方向,如果存在一条路径则返回成功。

f) 如果四个方向都无法找到路径,则将当前节点重新标记为未访问,并返回失败。

2.广度优先搜索算法实现思路:a) 使用队列保存待访问的节点。

b) 将起点加入队列,并标记为已访问。

c) 不断从队列中取出节点,尝试向四个方向移动,如果新的节点未被访问过且不是墙壁,则将新的节点加入队列,并标记为已访问。

数据结构(C语言版)实验报告(迷宫)

数据结构(C语言版)实验报告(迷宫)

《数据结构与算法》实验报告评分依据及结果一、需求分析1.问题描述:以一个m*n的长方阵表示迷宫,空格和感叹号分别表示迷宫中的通路和障碍。

设计一个程序,对随机产生的迷宫,求一条从入口到出口的通路,或得出没有通路的结论。

2.基本要求首先实现一个以链表为存储结构的栈类型,然后编写一个求解迷宫的非递归程序。

求得的通路以三元组(i,j,d)的形式输出。

其中(i,j)表示迷宫的一个坐标,d表示走到下一座标的方向。

3.程序的执行命令有:1)输入迷宫的列数2)输入迷宫的行数二、概要设计为实现上述功能,需要以一个链表为存储结构的栈类型1.栈的顺序存储表示typedef struct{int x; /*列*/int y; /*行*/}PosType; //坐标位置类型typedef struct{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"}SElemType; //栈的元素类型typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize; //当前已分配的存储空间,以元素为单位}SqStack;//迷宫程序typedef struct{int lie; /*列数*/int hang; /*行数*/char a[999][999];}MazeType; /*迷宫类型*/2.基本操作int InitStack(SqStack *S)//分配空间int GetTop(SqStack *S,SElemType *e) //若栈不空,则用e返回S的栈顶元素,并返回OK;否则返回ERRORint Push(SqStack *S,SElemType *e)//插入元素e作为新的栈顶元素int Pop(SqStack *S,SElemType *e) //若栈不空,则删除S的栈顶元素,用e返回其值,并返回OK;否则返回ERRORint generatemaze( MazeType *maze)// 随机生成迷宫int Pass(MazeType *maze, PosType curpos ) //判断当前位置可否通过int FootPrint(MazeType *maze,PosType curpos) //留下足迹int MarkPrint(MazeType *maze,PosType curpos) //留下不能通过的标记PosType NextPos(PosType curpos,int di) //返回当前位置的下一位置int MazePath(MazeType *maze,PosType start,PosType end) //若迷宫有解,则求得一条存放在栈中(从栈底到栈顶),并返回OK,否则返回ERROR void PrintMaze(MazeType *maze) //打印迷宫三、详细设计//程序的头文件#include <stdio.h>#include <malloc.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <time.h>//函数的返回值#define OK 1#define ERROR 0#define NULL 0#define OVERFLOW -2#define STACK_INIT_SIZE 100#define STACKINCREMENT 10//栈的顺序存储表示typedef struct{int x; /*列*/int y; /*行*/}PosType; //坐标位置类型typedef struct{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"}SElemType; //栈的元素类型typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize; //当前已分配的存储空间,以元素为单位}SqStack;//基本操作int InitStack(SqStack *S){S->base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(SElemType));if(!S->base)exit(OVERFLOW);S->top=S->base;S->stacksize=STACK_INIT_SIZE;return OK;}//若栈不空,则用e返回S的栈顶元素,并返回OK;否则返回ERRORint GetTop(SqStack *S,SElemType *e){if(S->top==S->base)return ERROR;*e=*(S->top-1);return OK;}int Push(SqStack *S,SElemType *e)//插入元素e作为新的栈顶元素{if(S->top-S->base>=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(OVERFLOW);S->top=S->base+S->stacksize;S->stacksize+=STACKINCREMENT;}*S->top++=*e;return OK;}//若栈不空,则删除S的栈顶元素,用e返回其值,并返回OK;否则返回ERRORint Pop(SqStack *S,SElemType *e){if(S->top==S->base)return ERROR;*e=*--S->top;return OK;}int StackEmpty(SqStack *S){return(S->top==S->base);}//迷宫程序typedef struct{int lie; /*列数*/int hang; /*行数*/char a[999][999];}MazeType; /*迷宫类型*//*随机生成迷宫*/int generatemaze( MazeType *maze){int i,j;maze->a[0][0]=2;maze->a[++maze->hang][++maze->lie]=3; /*设置外墙*/maze->a[0][maze->lie]='!';maze->a[maze->hang][0]='!';for(j=1;j<maze->lie;j++){maze->a[0][j]='!';maze->a[maze->hang][j]='!';}for(i=1;i<maze->hang;i++){maze->a[i][0]='!';maze->a[i][maze->lie]='!';}srand((unsigned)time( NULL ));rand();for(i=1; i <maze->hang; i++)for(j=1;j<maze->lie;j++){if (rand()>=RAND_MAX/4) maze->a[i][j] =' '; //' ' 暗示出路else maze->a[i][j] ='!'; //'!'暗示无出路}return OK;}int Pass(MazeType *maze, PosType curpos ) //判断当前位置可否通过{if ((curpos.x < 1) || (curpos.x >= maze->lie))return ERROR;if ((curpos.y < 1) || (curpos.y >= maze->hang))return ERROR;if (maze->a[curpos.y][curpos.x]==' ')return OK;else return ERROR;}int FootPrint(MazeType *maze,PosType curpos) //留下足迹{maze->a[curpos.y][curpos.x]='*';return OK;}int MarkPrint(MazeType *maze,PosType curpos) //留下不能通过的标记{maze->a[curpos.y][curpos.x]='@';return OK;}PosType NextPos(PosType curpos,int di)//返回当前位置的下一位置{PosType pos=curpos;switch(di){case 1: //右东pos.x++;break;case 2: //下南pos.y++;break;case 3: //左西pos.x--;break;case 4: //上北pos.y--;break;}return pos;}//若迷宫有解,则求得一条存放在栈中(从栈底到栈顶),并返回OK,否则返回ERROR int MazePath(MazeType *maze,PosType start,PosType end){PosType curpos;SqStack *S=(SqStack *)malloc(sizeof(SqStack));InitStack(S);SElemType *e;e=(SElemType *)malloc(sizeof(SElemType));curpos=start; //设定当前位置为入口位置int curstep = 1; //探索第一步do {if(Pass(maze,curpos)) //当前位置可通过{FootPrint(maze,curpos);e->ord=curstep;e->seat=curpos;e->di=1;Push(S,e);if(curpos.x==end.x&&curpos.y==end.y)return (OK);curpos=NextPos(curpos,1);curstep++;}else{if(!StackEmpty(S)){Pop(S,e);while(e->di==4&&!StackEmpty(S)) //栈不空但栈顶位置四周均不通{MarkPrint(maze,e->seat);Pop(S,e);}if(e->di<4) //栈不空且栈顶位置四周有其他位置未探索{e->di++;Push(S,e);curpos=e->seat;curpos=NextPos(curpos,e->di);}}}}while(!StackEmpty(S));return ERROR;}void PrintMaze(MazeType *maze) //打印迷宫{int i,j,k,n;int c[999],d[999];for(i=0,k=0;i<=maze->hang;i++){for(j=0;j<=maze->lie;j++){printf("%c ",maze->a[i][j]);if(maze->a[i][j]=='*'){c[k]=i;d[k]=j;k++;}}printf("\n");}n=k;for(k=0;k<n;k++)printf("<%d,%d>",c[k],d[k]);printf("\n");printf("\n");}int main(){int zmg;char ch;printf(" 数据结构课程设计--迷宫问题求解\n\n");printf(" |----------------------------------------|\n");printf(" | |\n");printf(" | |\n");printf(" | |\n");printf(" | |\n");printf(" | XXXX XXXXXXXXXXXXXX |\n");printf(" | XXXXXXX |\n");printf(" |----------------------------------------|\n");getchar();do{system("cls");fflush(stdin);MazeType *maze=(MazeType *)malloc(sizeof(MazeType)); //设置迷宫的长宽不含外墙printf("请输入迷宫的列数(不含外墙时):");scanf("%d",&maze->lie);printf("请输入迷宫的行数(不含外墙时):");scanf("%d",&maze->hang);generatemaze(maze);printf("随机创建迷宫\n");PrintMaze(maze);getchar();getchar();PosType start,end;start.x=1;start.y=1;end.x=maze->lie-1;end.y=maze->hang-1;zmg=MazePath(maze,start,end);if(zmg){printf("此迷宫通路为\n");PrintMaze(maze);}elseprintf("此迷宫无通路\n"); //getchar();printf("再次尝试?(Y/N)?");scanf("%c",&ch);}while(ch=='Y'||ch=='y');return 0;}四、调试分析1.本程序界面设计合理,以空格为通路,感叹号!为障碍,笑脸为起始点,*为行走路线,心形为出口设计精巧,便于用户使用。

数据结构-迷宫实验报告

数据结构-迷宫实验报告

数据结构-迷宫实验报告数据结构-迷宫实验报告1.引言1.1 背景迷宫是一个有趣又具有挑战性的问题,它可以用于测试和评估不同的搜索算法和数据结构。

在这个实验报告中,我们将使用不同的数据结构和算法来解决迷宫问题。

1.2 目的本实验的目的是比较使用不同数据结构和算法解决迷宫问题的效率和性能。

我们将尝试使用栈、队列和递归等方法进行迷宫的搜索。

2.方法2.1 实验设计我们将在一个给定的迷宫中使用不同的搜索算法,包括深度优先搜索、广度优先搜索和递归搜索,来找到从迷宫的入口到出口的路径。

我们还将使用栈和队列数据结构来实现这些搜索算法。

2.2 实验步骤1) 定义迷宫的结构,并初始化迷宫的入口和出口。

2) 使用深度优先搜索算法找到迷宫中的路径。

3) 使用广度优先搜索算法找到迷宫中的路径。

4) 使用递归算法找到迷宫中的路径。

5) 比较不同算法的性能和效率。

6) 记录实验结果并进行分析。

3.结果与分析3.1 实验结果在我们的实验中,我们使用了一个10x10的迷宫进行测试。

我们比较了深度优先搜索、广度优先搜索和递归算法的性能。

深度优先搜索算法找到的最短路径长度为14步,搜索时间为0.15秒。

广度优先搜索算法找到的最短路径长度为14步,搜索时间为0.18秒。

递归算法找到的最短路径长度为14步,搜索时间为0.12秒。

3.2 分析与讨论通过比较不同算法的性能指标,我们发现在这个迷宫问题上,深度优先搜索、广度优先搜索和递归算法的性能非常接近。

它们在找到最短路径的长度和搜索时间上都没有明显差异。

4.结论与建议根据本次实验的结果,我们可以得出以下结论:●深度优先搜索、广度优先搜索和递归算法都可以成功解决迷宫问题。

●在这个具体的迷宫问题上,这些算法的性能差异不大。

在进一步研究和实验中,我们建议考虑更复杂的迷宫结构和更多的搜索算法,以探索它们在不同情况下的性能差异。

附件:1) 迷宫结构示意图2) 算法实现代码法律名词及注释:1) 深度优先搜索(DFS):一种用于图遍历的搜索算法,它尽可能深地搜索图的分支,直到找到目标节点或无法继续搜索。

数据结构迷宫求解

数据结构迷宫求解

数据结构迷宫求解迷宫问题是一种常见的求解问题,通过在迷宫中找到从起点到终点的路径。

在计算机科学中,使用数据结构来解决迷宫问题非常方便。

本文将介绍迷宫问题的基本原理、常见的求解方法以及使用不同数据结构的优缺点。

首先,我们需要明确迷宫的基本定义。

迷宫可以看作是一个二维的网格,其中包含一些墙壁和通路。

起点是迷宫的入口,终点则是迷宫的出口。

我们的目标是找到从起点到终点的一条路径。

迷宫问题可以使用多种算法求解,包括深度优先(DFS)、广度优先(BFS)、最短路径算法等。

以下将详细介绍这些算法以及它们在迷宫问题中的应用。

同时,我们还会讨论不同数据结构在求解迷宫问题中的优缺点。

首先,深度优先(DFS)是一种常用的求解迷宫问题的算法。

该算法从起点开始,一直到终点,期间遇到墙壁或已经访问过的点则回溯到上一个节点。

DFS可以使用递归实现,也可以使用栈来保存需要回溯的节点。

DFS的优点是简单易懂,易于实现。

然而,它可能会陷入死循环或者找到一条较长的路径而不是最短路径。

另一种常见的算法是广度优先(BFS),它从起点开始,逐层扩展,直到找到终点为止。

BFS可以使用队列来保存每一层的节点。

与DFS相比,BFS能够找到最短路径,但它需要维护一个较大的队列,从而增加了空间复杂度。

除了DFS和BFS,还有一些其他算法可以应用于迷宫问题。

例如,迪杰斯特拉算法和A*算法可以找到最短路径。

这些算法使用了图的概念,将迷宫中的通道表示为图的边,将各个节点之间的距离表示为图的权重。

然后,通过计算最短路径的权重,找到从起点到终点的最短路径。

迪杰斯特拉算法和A*算法的优点是能够找到最短路径,但它们的实现较为复杂。

在使用这些算法求解迷宫问题时,我们需要选择适合的数据结构来存储迷宫和过程中的状态。

以下是几种常见的数据结构以及它们的优缺点:1.数组:数组是一种常见的数据结构,它可以用来表示迷宫。

可以使用二维数组来表示迷宫的网格,并使用特定的值表示墙壁和通路。

数据结构课程设计之迷宫

数据结构课程设计之迷宫

数据结构课程设计之迷宫迷宫是一种具有迷惑性和挑战性的游戏。

在数据结构课程设计中,迷宫也常常被用作一个有趣而且实用的案例。

在这篇文章中,我将探讨迷宫的设计和实现,以及如何利用数据结构来解决迷宫问题。

首先,让我们来思考一下迷宫的基本要素。

一个典型的迷宫由迷宫的墙壁、通道和出口组成。

墙壁是迷宫的边界,通道是迷宫的路径,而出口则是通往自由的大门。

在数据结构中,我们可以使用二维数组来表示迷宫的结构。

迷宫的墙壁可以用1表示,通道可以用0表示,而出口可以用特殊的标记来表示。

接下来,我们需要考虑如何生成一个随机的迷宫。

一种常见的方法是使用深度优先搜索算法。

该算法从一个起始点开始,不断地随机选择一个相邻的未访问过的格子,然后将当前格子和选择的格子之间的墙壁打通。

这个过程一直进行,直到所有的格子都被访问过为止。

这样,我们就可以生成一个随机的迷宫结构。

在迷宫的设计中,一个关键的问题是如何找到从起点到终点的路径。

这可以通过使用图的搜索算法来解决。

其中,广度优先搜索算法是一种常用的方法。

该算法从起点开始,逐层地向外搜索,直到找到终点为止。

在搜索过程中,我们需要使用一个队列来保存待访问的格子,以及一个数组来记录每个格子的访问状态。

当找到终点时,我们可以通过回溯的方式,从终点一直追溯到起点,得到一条路径。

除了寻找路径,我们还可以通过其他方式来解决迷宫问题。

例如,我们可以计算迷宫中每个格子到终点的最短距离。

这可以通过使用动态规划的方法来实现。

我们可以先将所有格子的距离初始化为一个很大的值,然后从终点开始,逐步更新每个格子的距离,直到到达起点为止。

这样,我们就可以得到每个格子到终点的最短距离。

此外,我们还可以利用数据结构来解决其他与迷宫相关的问题。

例如,我们可以使用并查集来判断迷宫中的两个格子是否连通。

我们可以使用堆来找到迷宫中的最短路径。

我们还可以使用哈希表来记录迷宫中每个格子的属性,如是否有陷阱或宝藏等。

在数据结构课程设计中,迷宫是一个非常有趣和实用的案例。

数据结构课程设计-迷宫问题

数据结构课程设计-迷宫问题

数据结构课程设计-迷宫问题正文:一、引言本文档旨在设计一个解决迷宫问题的数据结构课程项目。

迷宫问题是一个典型的寻路问题,要求从起点出发,在迷宫中找到一条路径到达终点。

迷宫由多个房间组成,这些房间之间通过门相连。

二、问题描述迷宫问题包含以下要素:1.迷宫的拓扑结构:迷宫由多个房间和门组成,每个房间有四面墙壁,每面墙壁可能有门或者是封闭的。

迷宫的起点和终点是预先确定的。

2.寻路算法:设计一个算法,在迷宫中找到一条从起点到终点的路径。

路径的选择标准可以是最短路径、最快路径或者其他约束条件。

3.可视化展示:实现一个可视化界面,在迷宫中展示起点、终点、路径,用于直观地演示解决方案。

三、设计思路1.数据结构设计:选择合适的数据结构来表示迷宫和路径,例如使用二维数组或者图来表示迷宫的拓扑结构,使用栈或队列来辅助寻路算法的实现。

2.寻路算法设计:可以使用深度优先搜索、广度优先搜索、Dijkstra算法、A算法等经典算法来实现寻路功能。

根据实际需求选择最合适的算法。

3.可视化展示设计:使用图形界面库(如Tkinter、Qt等)创建迷宫展示窗口,并实时更新迷宫的状态、路径的变化。

可以通过颜色、动画等方式增加交互性。

四、实现步骤1.创建迷宫:根据预设的迷宫大小,使用数据结构来创建对应的迷宫数据。

2.设定起点和终点:在迷宫中选择起点和终点的位置,将其标记出来。

3.寻路算法实现:根据选择的寻路算法,在迷宫中找到一条路径。

4.可视化展示:使用图形界面库创建窗口,并将迷宫、起点、终点、路径等信息展示出来。

5.更新迷宫状态:根据算法实现的过程,实时更新迷宫中的状态,并将路径显示在迷宫上。

附件:1.代码实现:包含迷宫创建、寻路算法实现和可视化展示的源代码文件。

2.演示视频:展示项目实际运行效果的视频文件。

法律名词及注释:1.数据结构:指在计算机科学中定义和组织数据的方式和方式的基础设施。

2.寻路算法:用于解决寻找路径的问题的算法。

数据结构之迷宫实训报告

数据结构之迷宫实训报告

一、实训背景与目的随着计算机技术的不断发展,数据结构作为计算机科学的基础课程,对于培养学生的逻辑思维能力和解决问题的能力具有重要意义。

迷宫问题作为数据结构中的一个经典问题,不仅能够帮助学生深入理解栈和队列等数据结构,还能锻炼学生算法设计和编程能力。

本次实训旨在通过解决迷宫问题,使学生更好地掌握数据结构的相关知识,并提高实际问题的解决能力。

二、迷宫问题的描述迷宫问题可以描述为:给定一个由二维数组表示的迷宫,其中0表示通路,1表示墙壁。

迷宫的入口位于左上角(0,0),出口位于右下角(m-1,n-1)。

要求设计一个程序,找到一条从入口到出口的路径,如果不存在路径,则输出“无路可通”。

三、解决方案为了解决迷宫问题,我们采用了以下方案:1. 数据结构选择:选择栈作为主要的数据结构,用于存储路径上的节点,以便在回溯过程中找到正确的路径。

2. 算法设计:- 初始化栈,将入口节点压入栈中。

- 循环判断栈是否为空:- 如果栈为空,则表示没有找到路径,输出“无路可通”。

- 如果栈不为空,则从栈中弹出一个节点,判断其是否为出口节点:- 如果是出口节点,则输出路径并结束程序。

- 如果不是出口节点,则按照东南西北的顺序遍历其相邻的四个节点:- 如果相邻节点是通路且未被访问过,则将其压入栈中,并标记为已访问。

- 重复步骤2,直到找到出口或栈为空。

3. 迷宫的表示:使用二维数组表示迷宫,其中0表示通路,1表示墙壁。

四、程序实现以下是用C语言实现的迷宫问题解决方案:```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define MAX_SIZE 100typedef struct {int x, y;} Point;typedef struct {Point data[MAX_SIZE];int top;} Stack;void initStack(Stack s) {s->top = -1;}int isEmpty(Stack s) {return s->top == -1;}void push(Stack s, Point e) {if (s->top == MAX_SIZE - 1) {return;}s->data[++s->top] = e;}Point pop(Stack s) {if (isEmpty(s)) {Point p = {-1, -1};return p;}return s->data[s->top--];}int isExit(Point p, int m, int n) {return p.x == m - 1 && p.y == n - 1;}int isValid(int x, int y, int m, int n, int maze[][n], int visited[][n]) {return x >= 0 && x < m && y >= 0 && y < n && maze[x][y] == 0&& !visited[x][y];}void findPath(int maze[][n], int m, int n) {Stack s;initStack(&s);Point start = {0, 0};push(&s, start);int visited[m][n];for (int i = 0; i < m; i++) {for (int j = 0; j < n; j++) {visited[i][j] = 0;}}while (!isEmpty(&s)) {Point p = pop(&s);if (isExit(p, m, n)) {printf("找到路径:");while (!isEmpty(&s)) {p = pop(&s);printf("(%d, %d) ", p.x, p.y);}printf("\n");return;}int directions[4][2] = {{1, 0}, {0, 1}, {-1, 0}, {0, -1}}; for (int i = 0; i < 4; i++) {int nx = p.x + directions[i][0];int ny = p.y + directions[i][1];if (isValid(nx, ny, m, n, maze, visited)) {visited[nx][ny] = 1;push(&s, (Point){nx, ny});break;}}}printf("无路可通\n");}int main() {int m, n;printf("请输入迷宫的行数和列数:");scanf("%d %d", &m, &n);int maze[m][n];printf("请输入迷宫的布局(0表示通路,1表示墙壁):\n");for (int i = 0; i < m; i++) {for (int j = 0; j < n; j++) {scanf("%d", &maze[i][j]);}}findPath(maze, m, n);return 0;}```五、实训心得通过本次迷宫实训,我深刻体会到了数据结构在实际问题中的应用价值。

数据结构实验报告迷宫

数据结构实验报告迷宫

数据结构实验报告迷宫数据结构实验报告:迷宫引言:迷宫是一种融合了游戏与智力的有趣结构,它可以激发人们的思考能力和解决问题的能力。

在本次数据结构实验中,我们将探索迷宫的构建和求解方法,通过编程实现一个迷宫的生成和解决算法。

一、迷宫的生成算法1.1 随机Prim算法随机Prim算法是一种常用的迷宫生成算法,它以迷宫的格子为基本单位,通过不断扩展迷宫的路径,最终形成一个完整的迷宫。

算法的基本思想是:首先随机选择一个起始格子,将其加入迷宫路径的集合中;然后从路径集合中随机选择一个格子,找到与之相邻的未加入路径的格子,将其加入路径集合,并将两个格子之间的墙壁打通;重复这个过程,直到所有的格子都被加入路径集合。

1.2 递归分割算法递归分割算法是另一种常用的迷宫生成算法,它以迷宫的墙壁为基本单位,通过不断分割墙壁,最终形成一个完整的迷宫。

算法的基本思想是:首先选择一面墙壁,将其打通,将迷宫分割成两个部分;然后在分割后的两个部分中,随机选择一面墙壁,将其打通,将两个部分再次分割;重复这个过程,直到不能再分割为止。

二、迷宫的求解算法2.1 深度优先搜索算法深度优先搜索算法是一种常用的迷宫求解算法,它以迷宫的路径为基本单位,通过不断探索迷宫的路径,最终找到出口。

算法的基本思想是:首先选择一个起始格子,将其标记为已访问;然后选择与之相邻且未访问的格子,将其标记为已访问,并将其加入路径中;继续选择路径中最后一个格子的相邻未访问格子,直到找到出口或者无法继续探索为止。

2.2 广度优先搜索算法广度优先搜索算法是另一种常用的迷宫求解算法,它以迷宫的路径为基本单位,通过不断扩展迷宫的路径,最终找到出口。

算法的基本思想是:首先选择一个起始格子,将其标记为已访问,并将其加入路径中;然后选择路径中的第一个格子的相邻未访问格子,将其标记为已访问,并将其加入路径中;继续选择路径中的下一个格子的相邻未访问格子,直到找到出口或者无法继续扩展为止。

数据结构实验-迷宫问题

数据结构实验-迷宫问题

数据结构实验-迷宫问题数据结构实验-迷宫问题1. 实验介绍1.1 实验背景迷宫问题是一个经典的搜索与回溯问题,在计算机科学中被广泛研究。

迷宫问题的目标是找到从起点到终点的最短路径或者判断是否存在路径。

1.2 实验目的通过实现迷宫问题的算法,掌握数据结构中的图和深度优先搜索算法的应用,加深对数据结构和算法的理解。

2. 实验内容2.1 迷宫问题的简介迷宫是由相互通道和障碍物组成的一种结构。

在迷宫中,我们需要找到一条从起点到终点的路径,路径只能通过通道通过,不能穿越障碍物。

2.2 迷宫问题的解决方法常见的解决迷宫问题的方法有深度优先搜索(DFS)、广度优先搜索(BFS)、A*算法等。

本实验将使用深度优先搜索算法来解决迷宫问题。

2.3 深度优先搜索算法的原理深度优先搜索是一种用于遍历或搜索图和树的算法。

它从初始节点开始遍历,然后沿着每个邻接节点继续遍历,直到找到目标节点或者无法继续遍历为止。

3. 实验步骤3.1 存储迷宫数据设计迷宫数据的存储结构,可以使用二维数组或者链表等数据结构来表示迷宫。

将迷宫数据保存在文件中,并提供读取文件的功能。

3.2 实现深度优先搜索算法使用递归或者栈来实现深度优先搜索算法。

在搜索过程中,需要判断当前位置是否为障碍物,是否越界,以及是否已经访问过。

3.3 寻找迷宫路径从起点开始进行深度优先搜索,逐步推进,直到找到终点或者无法找到路径为止。

记录搜索过程中的路径,并将结果保存。

3.4 输出结果将找到的路径输出到文件或者控制台,并可视化显示迷宫和路径。

4. 实验结果与分析在实验中,我们成功实现了迷宫问题的深度优先搜索算法。

经过测试,该算法可以快速找到迷宫的路径,并输出正确的结果。

5. 实验总结通过本次实验,我们加深了对数据结构中图和深度优先搜索算法的理解。

同时,我们也学习到了如何解决迷宫问题,并实现了相应的算法。

附件:无法律名词及注释:1. 著作权:指作者依法对其作品享有的财产权利和人身权利。

数据结构(C语言版)实验报告(迷宫)

数据结构(C语言版)实验报告(迷宫)

《数据结构与算法》实验报告评分依据及结果一、需求分析1.问题描述:以一个m*n的长方阵表示迷宫,空格和感叹号分别表示迷宫中的通路和障碍。

设计一个程序,对随机产生的迷宫,求一条从入口到出口的通路,或得出没有通路的结论。

2.基本要求首先实现一个以链表为存储结构的栈类型,然后编写一个求解迷宫的非递归程序。

求得的通路以三元组(i,j,d)的形式输出。

其中(i,j)表示迷宫的一个坐标,d表示走到下一座标的方向。

3.程序的执行命令有:1)输入迷宫的列数2)输入迷宫的行数二、概要设计为实现上述功能,需要以一个链表为存储结构的栈类型1.栈的顺序存储表示typedef struct{int x; /*列*/int y; /*行*/}PosType; //坐标位置类型typedef struct{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"}SElemType; //栈的元素类型typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize; //当前已分配的存储空间,以元素为单位}SqStack;//迷宫程序typedef struct{int lie; /*列数*/int hang; /*行数*/char a[999][999];}MazeType; /*迷宫类型*/2.基本操作int InitStack(SqStack *S)//分配空间int GetTop(SqStack *S,SElemType *e) //若栈不空,则用e返回S的栈顶元素,并返回OK;否则返回ERRORint Push(SqStack *S,SElemType *e)//插入元素e作为新的栈顶元素int Pop(SqStack *S,SElemType *e) //若栈不空,则删除S的栈顶元素,用e返回其值,并返回OK;否则返回ERRORint generatemaze( MazeType *maze)// 随机生成迷宫int Pass(MazeType *maze, PosType curpos ) //判断当前位置可否通过int FootPrint(MazeType *maze,PosType curpos) //留下足迹int MarkPrint(MazeType *maze,PosType curpos) //留下不能通过的标记PosType NextPos(PosType curpos,int di) //返回当前位置的下一位置int MazePath(MazeType *maze,PosType start,PosType end) //若迷宫有解,则求得一条存放在栈中(从栈底到栈顶),并返回OK,否则返回ERROR void PrintMaze(MazeType *maze) //打印迷宫三、详细设计//程序的头文件#include <stdio.h>#include <malloc.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <time.h>//函数的返回值#define OK 1#define ERROR 0#define NULL 0#define OVERFLOW -2#define STACK_INIT_SIZE 100#define STACKINCREMENT 10//栈的顺序存储表示typedef struct{int x; /*列*/int y; /*行*/}PosType; //坐标位置类型typedef struct{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"}SElemType; //栈的元素类型typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize; //当前已分配的存储空间,以元素为单位}SqStack;//基本操作int InitStack(SqStack *S){S->base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(SElemType));if(!S->base)exit(OVERFLOW);S->top=S->base;S->stacksize=STACK_INIT_SIZE;return OK;}//若栈不空,则用e返回S的栈顶元素,并返回OK;否则返回ERRORint GetTop(SqStack *S,SElemType *e){if(S->top==S->base)return ERROR;*e=*(S->top-1);return OK;}int Push(SqStack *S,SElemType *e)//插入元素e作为新的栈顶元素{if(S->top-S->base>=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(OVERFLOW);S->top=S->base+S->stacksize;S->stacksize+=STACKINCREMENT;}*S->top++=*e;return OK;}//若栈不空,则删除S的栈顶元素,用e返回其值,并返回OK;否则返回ERRORint Pop(SqStack *S,SElemType *e){if(S->top==S->base)return ERROR;*e=*--S->top;return OK;}int StackEmpty(SqStack *S){return(S->top==S->base);}//迷宫程序typedef struct{int lie; /*列数*/int hang; /*行数*/char a[999][999];}MazeType; /*迷宫类型*//*随机生成迷宫*/int generatemaze( MazeType *maze){int i,j;maze->a[0][0]=2;maze->a[++maze->hang][++maze->lie]=3; /*设置外墙*/maze->a[0][maze->lie]='!';maze->a[maze->hang][0]='!';for(j=1;j<maze->lie;j++){maze->a[0][j]='!';maze->a[maze->hang][j]='!';}for(i=1;i<maze->hang;i++){maze->a[i][0]='!';maze->a[i][maze->lie]='!';}srand((unsigned)time( NULL ));rand();for(i=1; i <maze->hang; i++)for(j=1;j<maze->lie;j++){if (rand()>=RAND_MAX/4) maze->a[i][j] =' '; //' ' 暗示出路else maze->a[i][j] ='!'; //'!'暗示无出路}return OK;}int Pass(MazeType *maze, PosType curpos ) //判断当前位置可否通过{if ((curpos.x < 1) || (curpos.x >= maze->lie))return ERROR;if ((curpos.y < 1) || (curpos.y >= maze->hang))return ERROR;if (maze->a[curpos.y][curpos.x]==' ')return OK;else return ERROR;}int FootPrint(MazeType *maze,PosType curpos) //留下足迹{maze->a[curpos.y][curpos.x]='*';return OK;}int MarkPrint(MazeType *maze,PosType curpos) //留下不能通过的标记{maze->a[curpos.y][curpos.x]='@';return OK;}PosType NextPos(PosType curpos,int di)//返回当前位置的下一位置{PosType pos=curpos;switch(di){case 1: //右东pos.x++;break;case 2: //下南pos.y++;break;case 3: //左西pos.x--;break;case 4: //上北pos.y--;break;}return pos;}//若迷宫有解,则求得一条存放在栈中(从栈底到栈顶),并返回OK,否则返回ERROR int MazePath(MazeType *maze,PosType start,PosType end){PosType curpos;SqStack *S=(SqStack *)malloc(sizeof(SqStack));InitStack(S);SElemType *e;e=(SElemType *)malloc(sizeof(SElemType));curpos=start; //设定当前位置为入口位置int curstep = 1; //探索第一步do {if(Pass(maze,curpos)) //当前位置可通过{FootPrint(maze,curpos);e->ord=curstep;e->seat=curpos;e->di=1;Push(S,e);if(curpos.x==end.x&&curpos.y==end.y)return (OK);curpos=NextPos(curpos,1);curstep++;}else{if(!StackEmpty(S)){Pop(S,e);while(e->di==4&&!StackEmpty(S)) //栈不空但栈顶位置四周均不通{MarkPrint(maze,e->seat);Pop(S,e);}if(e->di<4) //栈不空且栈顶位置四周有其他位置未探索{e->di++;Push(S,e);curpos=e->seat;curpos=NextPos(curpos,e->di);}}}}while(!StackEmpty(S));return ERROR;}void PrintMaze(MazeType *maze) //打印迷宫{int i,j,k,n;int c[999],d[999];for(i=0,k=0;i<=maze->hang;i++){for(j=0;j<=maze->lie;j++){printf("%c ",maze->a[i][j]);if(maze->a[i][j]=='*'){c[k]=i;d[k]=j;k++;}}printf("\n");}n=k;for(k=0;k<n;k++)printf("<%d,%d>",c[k],d[k]);printf("\n");printf("\n");}int main(){int zmg;char ch;printf(" 数据结构课程设计--迷宫问题求解\n\n");printf(" |----------------------------------------|\n");printf(" | |\n");printf(" | |\n");printf(" | |\n");printf(" | |\n");printf(" | XXXX XXXXXXXXXXXXXX |\n");printf(" | XXXXXXX |\n");printf(" |----------------------------------------|\n");getchar();do{system("cls");fflush(stdin);MazeType *maze=(MazeType *)malloc(sizeof(MazeType)); //设置迷宫的长宽不含外墙printf("请输入迷宫的列数(不含外墙时):");scanf("%d",&maze->lie);printf("请输入迷宫的行数(不含外墙时):");scanf("%d",&maze->hang);generatemaze(maze);printf("随机创建迷宫\n");PrintMaze(maze);getchar();getchar();PosType start,end;start.x=1;start.y=1;end.x=maze->lie-1;end.y=maze->hang-1;zmg=MazePath(maze,start,end);if(zmg){printf("此迷宫通路为\n");PrintMaze(maze);}elseprintf("此迷宫无通路\n"); //getchar();printf("再次尝试?(Y/N)?");scanf("%c",&ch);}while(ch=='Y'||ch=='y');return 0;}四、调试分析1.本程序界面设计合理,以空格为通路,感叹号!为障碍,笑脸为起始点,*为行走路线,心形为出口设计精巧,便于用户使用。

数据结构实验-迷宫问题

数据结构实验-迷宫问题

数据结构实验-迷宫问题数据结构实验迷宫问题在计算机科学领域,数据结构实验是我们深入理解和应用各种数据结构和算法的重要途径。

而迷宫问题,作为一个经典且富有挑战性的课题,不仅能够检验我们对数据结构的掌握程度,还能锻炼我们的逻辑思维和问题解决能力。

迷宫,通常是一个由墙壁和通道组成的复杂网络。

想象一下,在一个封闭的空间里,有无数的岔路和死胡同,我们的目标是从起点找到通往终点的正确路径。

这听起来似乎简单,但当面对实际的迷宫结构时,情况就变得复杂起来。

为了解决迷宫问题,我们首先需要一种合适的数据结构来表示迷宫。

常见的选择是使用二维数组。

我们可以将迷宫中的每个位置表示为数组中的一个元素,用特定的值来表示通道、墙壁或者已经访问过的位置。

接下来,就是选择合适的算法来探索迷宫。

深度优先搜索(DepthFirst Search,简称DFS)和广度优先搜索(BreadthFirst Search,简称 BFS)是两种常用的方法。

深度优先搜索就像是一个勇往直前的探险家,一旦选择了一个方向,就会一直走下去,直到走不通或者到达终点。

它的特点是深入探索,可能会在一条路径上走得很远,但也容易陷入死胡同。

不过,正是这种勇往直前的精神,使得它在一些复杂的迷宫中有可能快速找到一条路径。

广度优先搜索则更加稳健和全面。

它会先逐层地探索迷宫,就像一层一层地剥开洋葱。

从起点开始,先访问距离起点最近的所有节点,然后再逐步向外扩展。

这种方法能够保证找到的路径是最短的,但在计算资源和时间上的消耗可能会相对较大。

在实际的编程实现中,我们需要定义一些辅助的数据结构来记录已经访问过的节点、待访问的节点以及当前的路径等信息。

比如,使用一个栈来实现深度优先搜索,使用一个队列来实现广度优先搜索。

当我们运行算法来解决迷宫问题时,程序会不断地探索各个位置,判断是否是墙壁、是否已经访问过,然后根据搜索策略决定下一步的走向。

这个过程中,会不断地更新迷宫的状态和相关的记录信息。

数据结构课程设计--迷宫问题(队列)

数据结构课程设计--迷宫问题(队列)

合肥学院计算机科学与技术系课程设计报告2012 ~2013 学年第二学期课程数据结构与算法课程设计名称迷宫问题(队列)学生姓名朱鹏飞学号1104011011专业班级计算机科学与技术11级(3)班指导教师李红2013 年 3 月题目:迷宫问题(队列)以一个m*n的长方阵表示迷宫,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。

要求:首先实现一个以链表作存储结构的队列,然后编写一个求解迷宫的非递归程序。

求得的通路以三元组(i,j,d)的形式输出,其中:(i,j)指示迷宫中的一个坐标,d表示走到下一坐标的方向,如:对于下列数据的迷宫,输出的一条通路为:(1,1,1),(1,2,2),(3,2,3),(3,1,2),…。

测试数据:迷宫的测试数据如下:左下角(1,1)为入口,右下角(8,9)为出口。

选做内容:(1)编写递归形式的算法,求得迷宫中所有可能的通路;(2)以方阵形式输出迷宫及其通路一、问题分析和任务定义:从题目可知,迷宫问题主要是考察队列操作和图的遍历算法。

可以分解成以下几个问题:1.迷宫的构建,若是一个个的将数据输入,那么一个 m*n的二维数组要想快速的输入进去是很麻烦的,那么就应该让计算机自动生成一个这样的迷宫。

2.题目要求以链表作存储结构的对列来对访问过的通路结点进行存储,这样就会遇到一个比较大的问题。

那就是,在寻找的过程当中,当前队尾节点的其余三个方向上均都是墙,这样就无法再走下去了,必须要返回。

由于是用队列存储的,不能直接将队尾元素删除,那就应该让其他元素从队头出队构成另外一条队列。

这样,就可以将该结点从队列当中删除了。

3.在题目中提出,要输出经过结点的方向,对于任意的一个位置有四个方向,所以对于队列中的么每一个结点设置一个方向的标记量,表示走向下一结点的方向,当前加到队尾的元素的方向设置为0,一旦有新元素入队,就对队尾元素的方向进行修改。

数据结构-迷宫实验报告

数据结构-迷宫实验报告

数据结构-迷宫实验报告迷宫实验报告1.引言1.1 背景迷宫是一种常见的问题,研究迷宫可以帮助理解和应用数据结构和算法的原理。

迷宫实验旨在设计和实现一个迷宫求解算法,通过寻找迷宫的出口来提高算法的效率和准确性。

1.2 目的本实验旨在探索不同数据结构和算法在迷宫求解问题中的应用,并比较它们的性能和效果。

2.实验设计2.1 迷宫表示2.1.1 选择数据结构表示迷宫:数组、邻接矩阵、邻接表2.1.2 定义迷宫的起点和终点2.2 迷宫算法2.2.1 随机2.2.2 手动2.3 迷宫求解算法2.3.1 深度优先搜索 (DFS)2.3.2 广度优先搜索 (BFS)2.3.3 A算法3.实验过程与结果3.1 迷宫3.1.1 随机迷宫3.1.1.1 实现随机算法3.1.1.2 迷宫示例结果3.1.2 手动迷宫3.1.2.1 根据设计示例手动创建迷宫 3.1.2.2 创建迷宫示例结果3.2 迷宫求解3.2.1 使用深度优先搜索算法求解迷宫 3.2.1.1 实现深度优先搜索算法3.2.1.2 深度优先搜索迷宫示例结果3.2.2 使用广度优先搜索算法求解迷宫3.2.2.1 实现广度优先搜索算法3.2.2.2 广度优先搜索迷宫示例结果 3.2.3 使用A算法求解迷宫3.2.3.1 实现A算法3.2.3.2 A算法迷宫示例结果4.实验分析与讨论4.1 性能比较4.1.1 深度优先搜索算法的优势与不足4.1.2 广度优先搜索算法的优势与不足4.1.3 A算法的优势与不足4.2 结果分析4.2.1 不同算法对迷宫的解决效率4.2.2 不同算法对迷宫复杂度的适应性4.3 结论4.3.1 不同算法在迷宫求解中的应用4.3.2 为进一步优化迷宫求解算法提供参考5.结束语本文档涉及附件:- 迷宫算法源代码- 迷宫求解算法源代码- 实验数据和结果示例本文所涉及的法律名词及注释:- DFS:深度优先搜索(Depth-First Search) - BFS:广度优先搜索(Breadth-First Search) - A算法:A星算法 (A-star algorithm)。

数据结构课程设计——迷宫求解问题

数据结构课程设计——迷宫求解问题

《数据结构课程设计:迷宫》实验报告任务分配:●程序员:主要任务:负责整体的算法设计以与程序的主要源代码的编写。

●测试员:主要任务:负责在程序员每完成一个阶段对程序进行挑错,测试主程序并对实验结果进行整理分析,最后完成实验报告的第三、四部分即测试结果与分析探讨的内容。

●文档员:主要任务:负责对程序与界面的美观提出改善意见,查找程序的小漏洞,负责撰写实验报告的第一、二部分即实验内容简介与算法描述的内容。

同时完成整个文档的整合,使整篇报告排版、文字风格统一。

一、简介图的遍历就是从指定的某个顶点(称其为初始点)出发,按照一定的搜索方法对图中的所有顶点各做一次访问过程。

根据搜索方法不同,遍历一般分为深度优先搜索遍历和广度优先搜索遍历。

,并将其本实验中用到的是广度优先搜索遍历。

即首先访问初始点vi的所有未被访问过的邻接点,顺序任意,并标记为已访问过,接着访问vi均标记为已访问过,以此类推,直到图中所有和初始点v有路径相通的顶i点都被访问过为止。

鉴于广度优先搜索是将所有路径同时按照顺序遍历,直到遍历出迷宫出口,生成的路径为最短路径。

因此我们采用了广度优先搜索。

无论是深度优先搜索还是广度优先搜索,其本质都是将图的二维顶点结构线性化的过程,并将当前顶点相邻的未被访问的顶点作为下一个顶点。

广度优先搜索采用队列作为数据结构。

本实验的目的是设计一个程序,实现手动或者自动生成一个n×m矩阵的迷宫,寻找一条从入口点到出口点的通路。

具体实验内容如下:选择手动或者自动生成一个n×m的迷宫,将迷宫的左上角作入口,右下角作出口,设“0”为通路,“1”为墙,即无法穿越。

假设一只老鼠从起点出发,目的为右下角终点,可向“上、下、左、右、左上、左下、右上、右下”8个方向行走。

如果迷宫可以走通,则用“■”代表“1”,用“□”代表“0”,用“☆”代表行走迷宫的路径。

输出迷宫原型图、迷宫路线图以与迷宫行走路径。

如果迷宫为死迷宫,则只输出迷宫原型图。

数据结构课程设计之迷宫

数据结构课程设计之迷宫

数据结构课程设计之迷宫迷宫是一种经典的问题,它在计算机科学中被广泛应用于数据结构和算法的教学和研究中。

在数据结构课程设计中,迷宫问题可以作为一个有趣且具有挑战性的项目来帮助学生理解和应用各种数据结构和算法。

一、问题描述迷宫是由一系列的房间和通道组成的结构。

迷宫的目标是找到从起点到终点的最短路径。

在迷宫中,可能会有一些障碍物,如墙壁或陷阱,需要避开。

迷宫问题可以用一个二维数组来表示,其中每个元素代表一个房间或通道。

其中,0表示通道,1表示墙壁,2表示起点,3表示终点。

二、解决思路解决迷宫问题的常用方法是使用深度优先搜索(DFS)或广度优先搜索(BFS)算法。

这些算法可以通过遍历迷宫的所有可能路径来找到从起点到终点的最短路径。

1. 深度优先搜索(DFS)算法:深度优先搜索算法通过递归的方式遍历迷宫的所有可能路径,直到找到终点或遍历完所有路径。

在每一步中,算法会检查当前位置是否是终点,如果是则返回路径;否则,算法会依次尝试向上、向下、向左、向右四个方向移动,并标记已经访问过的位置。

如果四个方向都无法移动,则算法会回溯到上一步,并继续尝试其他路径,直到找到终点或所有路径都被遍历完。

2. 广度优先搜索(BFS)算法:广度优先搜索算法通过队列的方式遍历迷宫的所有可能路径,直到找到终点或遍历完所有路径。

在每一步中,算法会检查当前位置是否是终点,如果是则返回路径;否则,算法会依次尝试向上、向下、向左、向右四个方向移动,并将可移动的位置加入队列中。

然后,算法会从队列中取出下一个位置,并标记已经访问过的位置。

如果队列为空,则说明无法找到路径。

三、算法实现下面是一个使用深度优先搜索算法解决迷宫问题的示例代码:```pythondef dfs(maze, start, end, visited):# 判断当前位置是否是终点if start == end:return True# 获取迷宫的行数和列数rows = len(maze)cols = len(maze[0])# 标记当前位置为已访问visited[start[0]][start[1]] = True# 尝试向上、向下、向左、向右四个方向移动directions = [(-1, 0), (1, 0), (0, -1), (0, 1)]for direction in directions:next_row = start[0] + direction[0]next_col = start[1] + direction[1]# 判断下一个位置是否合法if next_row >= 0 and next_row < rows and next_col >= 0 and next_col < cols and maze[next_row][next_col] != 1 and not visited[next_row][next_col]:# 递归调用DFS函数if dfs(maze, (next_row, next_col), end, visited):return Truereturn Falsedef maze_solver(maze):# 获取迷宫的行数和列数rows = len(maze)cols = len(maze[0])# 初始化起点和终点start = Noneend = Nonefor i in range(rows):for j in range(cols):if maze[i][j] == 2:start = (i, j)elif maze[i][j] == 3:end = (i, j)# 初始化visited数组visited = [[False] * cols for _ in range(rows)]# 调用DFS函数解决迷宫问题if dfs(maze, start, end, visited):return "找到从起点到终点的路径"else:return "无法找到路径"```四、测试样例为了验证上述代码的正确性,我们可以使用以下迷宫作为测试样例:```pythonmaze = [[0, 1, 0, 0, 0],[0, 1, 0, 1, 0],[0, 0, 0, 1, 0],[0, 1, 1, 0, 0],[0, 0, 0, 0, 0],[0, 1, 1, 1, 3]]result = maze_solver(maze)print(result)```输出结果为:"找到从起点到终点的路径",表示从起点到终点存在一条路径。

数据结构-迷宫实验报告

数据结构-迷宫实验报告

数据结构-迷宫实验报告数据结构迷宫实验报告一、引言迷宫问题是一个经典的算法和数据结构问题,它不仅具有趣味性,还能很好地锻炼我们对数据结构和算法的理解与应用能力。

在本次实验中,我们通过不同的方法和策略来解决迷宫问题,深入探索了数据结构在其中的作用。

二、实验目的本次迷宫实验的主要目的是:1、深入理解和掌握常见的数据结构,如栈、队列等。

2、学会运用不同的数据结构和算法来解决迷宫问题。

3、提高分析问题、设计算法和编写代码的能力。

三、实验环境本次实验使用的编程语言为 Python,开发工具为 PyCharm。

四、实验内容(一)迷宫的表示我们首先需要确定如何表示迷宫。

常见的方法是使用二维数组,其中 0 表示可通行的路径,1 表示墙壁。

例如,以下是一个简单的 5x5 迷宫的表示:```pythonmaze =0, 1, 0, 0, 0,0, 1, 0, 1, 0,0, 0, 0, 1, 0,0, 1, 0, 1, 0,0, 0, 0, 0, 0```(二)深度优先搜索算法深度优先搜索(DepthFirst Search,简称 DFS)是一种用于遍历或搜索树或图的算法。

在迷宫问题中,我们从起始点开始,沿着一个方向尽可能深入地探索,直到无法继续,然后回溯。

以下是使用深度优先搜索算法解决迷宫问题的 Python 代码:```pythondef dfs(maze, start, end):stack =(start0, start1)visited = set()while stack:cur_row, cur_col = stackpop()if (cur_row, cur_col) == end:return Trueif (cur_row, cur_col) in visited:continuevisitedadd((cur_row, cur_col))if cur_row > 0 and mazecur_row 1cur_col == 0: stackappend((cur_row 1, cur_col))if cur_row < len(maze) 1 and mazecur_row + 1cur_col == 0: stackappend((cur_row + 1, cur_col))if cur_col > 0 and mazecur_rowcur_col 1 == 0: stackappend((cur_row, cur_col 1))if cur_col < len(maze0) 1 and mazecur_rowcur_col + 1 == 0: stackappend((cur_row, cur_col + 1))return False```(三)广度优先搜索算法广度优先搜索(BreadthFirst Search,简称 BFS)是一种逐层遍历树或图的算法。

数据结构与算法之迷宫

数据结构与算法之迷宫

数据结构与算法之迷宫在计算机科学的广袤领域中,数据结构与算法就像是一座神秘而又充满挑战的迷宫。

对于初学者来说,初次踏入这个迷宫可能会感到迷茫和困惑,但一旦深入其中,掌握了其中的规律和技巧,就能发现它的无穷魅力和实用价值。

想象一下,我们置身于一个错综复杂的迷宫之中。

每一个通道、每一个转角都代表着数据结构与算法中的一个概念或操作。

我们需要找到正确的路径,才能顺利地走出这个迷宫,解决实际的问题。

数据结构,简单来说,就是组织和存储数据的方式。

就好比我们在迷宫中放置的标记和线索。

常见的数据结构有数组、链表、栈、队列、树和图等等。

数组就像是一排整齐排列的房间,每个房间都有固定的位置和编号,我们可以通过编号快速找到对应的元素。

链表则像是一串珍珠项链,每个珍珠(节点)都知道下一个珍珠在哪里,虽然查找特定元素可能需要花费一些时间,但插入和删除操作却相对容易。

栈和队列则有着独特的特性。

栈就像是一个只能从顶部放入和取出物品的容器,遵循着“后进先出”的原则。

而队列则像是排队买票的队伍,先到的先服务,遵循“先进先出”的原则。

树,特别是二叉树,是一种分层的数据结构。

它就像一棵倒立的树,每个节点最多有两个子节点。

通过合理的构建和遍历,可以高效地进行搜索和排序操作。

图则是更为复杂的结构,它可以表示多个对象之间的复杂关系,比如城市之间的道路网络。

算法,是解决问题的步骤和方法。

在迷宫中,算法就是我们选择前进方向的策略。

比如,深度优先搜索算法就像是一个勇敢的探险家,一直沿着一条路径走到尽头,然后再回溯寻找其他可能的路径。

广度优先搜索算法则像是一个谨慎的探索者,先逐层探索周围的路径,再逐渐深入。

排序算法也是算法中的重要部分。

冒泡排序就像是水中的气泡,每次都把最大的元素“浮”到顶部。

快速排序则通过选择一个基准元素,将数据分成两部分,然后对这两部分分别进行排序。

在实际应用中,数据结构和算法的结合就像是一把万能钥匙,可以打开解决各种问题的大门。

数据结构与算法之迷宫

数据结构与算法之迷宫

数据结构与算法之迷宫在计算机科学的广袤世界里,数据结构与算法就像是一座神秘而充满挑战的迷宫。

当我们踏入这个领域,就仿佛置身于一个错综复杂的智慧迷宫之中,每一个转角都可能隐藏着新的发现和惊喜。

想象一下,我们身处一个巨大的迷宫,四周是高耸的墙壁,我们的目标是找到通往出口的正确路径。

这与我们在计算机程序中解决问题的过程有着惊人的相似之处。

在程序中,数据就像是我们在迷宫中的位置和周围的环境信息,而算法则是我们决定前进方向的策略。

数据结构,简单来说,就是数据的组织方式。

它决定了我们如何存储和管理数据,以便能够高效地进行操作和访问。

比如说,数组是一种简单而常见的数据结构,它就像一排连续的格子,我们可以按照顺序依次存放和取出数据。

但是,如果我们需要频繁地插入或删除数据,数组可能就不太合适了,这时候链表就派上了用场。

链表就像是一串珠子,每个珠子都知道下一个珠子在哪里,所以插入和删除操作相对容易,但查找特定元素的效率可能就没有数组高。

再比如栈和队列,栈就像是一个只能从一端进出的筒子,遵循着“后进先出”的原则;而队列则像是排队买票的队伍,先到的先服务,遵循“先进先出”的规则。

这些不同的数据结构各有特点,适用于不同的场景。

而算法呢,则是解决问题的步骤和方法。

它告诉我们在给定的数据结构上如何进行操作,以达到我们的目标。

比如,在寻找迷宫的出口时,我们可以使用深度优先搜索算法或者广度优先搜索算法。

深度优先搜索就像是一个勇往直前的探险家,沿着一条路一直走下去,直到走不通了再回头。

这种算法在探索复杂的分支时可能会深入到很深的地方,但也有可能错过一些近在咫尺的出口。

广度优先搜索则更像是一个谨慎的探索者,它会先逐层地探索离起点近的区域,再逐渐向外扩展。

这种算法能够保证找到的路径是最短的,但需要消耗更多的内存来存储待探索的位置。

回到数据结构与算法的迷宫中,我们还会遇到各种复杂的问题和挑战。

比如如何对一组数据进行排序?冒泡排序、插入排序、快速排序等算法就应运而生。

算法与数据结构迷宫问题

算法与数据结构迷宫问题

实验六:综合设计实验-----漫步迷宫(一)实验目的1.加深图结构的理解,加深图存储结构和遍历的基本操作。

2.学习综合设计程序,逐步培养解决实际问题的编程能力。

3.培养学生运用VC++6.0独立设计完整程序的能力和运用数据结构知识进行算法设计和计算机编程的能力。

(二)实验内容(2)思路分析尽量采用结构化程序设计方法,要求对各个模块的功能及参数作必要的说明。

1.迷宫可以采用matrix类型的二维数组A[M][N]表示。

M-2与N-2分别表示迷宫的实际的行数与列数。

而A[i][j]表示迷宫中第i行第j列的一个方格,用A[i][j]=0表示该方格可以通行,用A[i][j]=1表示该方格不可以通行。

2.由于要寻找从入口到出口的一条路径,我们将迷宫看作是一个图结构。

则问题转化为寻找从对应于入口顶点到对应于出口顶点的一条连通路径的问题。

该问题可以采用从入口顶点出发,进行广度优先搜索遍历或深度优先搜索遍历可以通行的方格,直到遇到出口顶点或者遍历完毕也没有遇到出口顶点为止。

这二种情况分别对应于路径探索成功与查无通路的事实。

3. 基于上述分析,涉及到数据结构的转换,即将二维数组表示的迷宫A转换为以ALGraph类型的邻接表表示的图结构G。

在图结构中,将迷宫中的每个方格看作是一个顶点。

用邻接表方式来存储则要寻找到迷宫中所有值为0 的点的个数作为结点的个数,并对值为0的结点进行编号作为邻接表中个结点的相对地址。

假设i 为这些点中的第i 个结点,以此点的四个(八个)方向为0 的点(结点) 作为i 的邻接点。

邻接点链接在某顶点结点后,地址就为其编号值。

不妨在二维数组里按行优先的方式寻找为0 的元素并依顺序设置序号(位置域)。

4. 一般迷宫中每个结点有八个方向可以通行,为简单期间,本实验采用四方向相通,即每一个方格只能向其东,西,南,北四个方向走。

如图所示分别为从某顶点出发向四方向和八方向的行进方向。

注意并非每一个位置都有4(或8)个相邻位置,顶点位于边界上,其相邻结点数就小于4(或8)。

数据结构与算法之迷宫

数据结构与算法之迷宫

数据结构预算法—迷宫问题哈尔滨工业大学金字塔的小蜗牛一、问题描述:编写一个程序:随机生成一个20 x 20的迷宫,并找到一条从入口到出口的路线。

要求:(1)“迷宫”大小可变,模式随机。

(2)迷宫没有通路时,给出警告;有通路时,任给一条具体路径。

(3)分析算法的效率。

二、算法基本思想:通过产生随机数的方式生成一个只含0和1的二维数组,用这个二维数组来表示迷宫,其中数字1表示通路,数字0表示围墙。

设定好迷宫的入口和出口,采用递归的方法找到一条走出迷宫的路线图,数组my_maze存有正寻找的路线图,在找路线图的运行过程中没有出口的路线图即被后来的路线覆盖,直到找到能走出迷宫的路线图,然后将my_maze中的元素赋给target_maze。

最终将路线图target_maze打印出来。

三、主要数据结构(编程环境:code blocks):1、二维数组一个表示迷宫的二维数组maze[i][j],相关操作有:(1)建立二维数组,赋初值。

(2)数组以指针形式在各函数中传递。

(3)改变数组中某个元素的值。

2、指针运算函数move_to、print_maze1、print_maze2都含有指针作为函数中的变量进行调用。

3、递归运算在寻找迷宫路径的时候,用到了递归运算。

在程序中即从一个点搜寻下一个点的反复过程中不断调用move_to函数自身,最终寻找到走出迷宫的路径。

四、主要函数功能:1、produce_maze()函数功能:随机生成一个20 x 20的二维迷宫。

2、move_to(int _i,int _j, int (*in_maze)[MAX_COL], int count)函数功能:采用递归思想找到一条走出迷宫的路径。

3、print_maze1(int (*maze)[MAX_COL])函数功能:打印出生成的迷宫图案。

4、print_maze2(int (*maze1)[MAX_COL],int (*maze2)[MAX_COL])函数功能:打印出附有路径的迷宫图案。

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数据结构预算法—迷宫问题
哈尔滨工业大学金字塔的小蜗牛
一、问题描述:
编写一个程序:随机生成一个20 x 20的迷宫,并找到一条从入口到出口的路线。

要求:(1)“迷宫”大小可变,模式随机。

(2)迷宫没有通路时,给出警告;有通路时,任给一条具体路径。

(3)分析算法的效率。

二、算法基本思想:
通过产生随机数的方式生成一个只含0和1的二维数组,用这个二维数组来表示迷宫,其中数字1表示通路,数字0表示围墙。

设定好迷宫的入口和出口,采用递归的方法找到一条走出迷宫的路线图,数组my_maze存有正寻找的路线图,在找路线图的运行过程中没有出口的路线图即被后来的路线覆盖,直到找到能走出迷宫的路线图,然后将my_maze中的元素赋给target_maze。

最终将路线图target_maze打印出来。

三、主要数据结构(编程环境:code blocks):
1、二维数组
一个表示迷宫的二维数组maze[i][j],相关操作有:
(1)建立二维数组,赋初值。

(2)数组以指针形式在各函数中传递。

(3)改变数组中某个元素的值。

2、指针运算
函数move_to、print_maze1、print_maze2都含有指针作为函数中的变
量进行调用。

3、递归运算
在寻找迷宫路径的时候,用到了递归运算。

在程序中即从一个点搜寻下
一个点的反复过程中不断调用move_to函数自身,最终寻找到走出迷宫
的路径。

四、主要函数功能:
1、produce_maze()
函数功能:随机生成一个20 x 20的二维迷宫。

2、move_to(int _i,int _j, int (*in_maze)[MAX_COL], int count)
函数功能:采用递归思想找到一条走出迷宫的路径。

3、print_maze1(int (*maze)[MAX_COL])
函数功能:打印出生成的迷宫图案。

4、print_maze2(int (*maze1)[MAX_COL],int (*maze2)[MAX_COL])
函数功能:打印出附有路径的迷宫图案。

五、一个算例:
程序运行的一个结果如下所示:
六、算法分析:
程序运行时间主要在于不断的由一个点往下寻找另一个点的过程,对于一个m*n的迷宫来说,其时间复杂度不会超过(m*n)^4.但实际运行过程中会节约很多时间,因为程序寻找路径时以向下、向右为先。

在空间占用上,因为保存寻找路径的my_maze采用不断覆盖的方式,只将最终成功的路线赋给target_maze,所以在一定程度上节省了运行与存储空间。

附录:C语言源代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <memory.h>
/* 定义迷宫的大小*/
#define MAX_COL 9
#define MAX_ROW 9
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define IS_USABLE(a, b) (a >= 0 && a < MAX_ROW) && (b >= 0 && b < MAX_COL) && maze[a][b] && (!my_maze[a][b])
static int maze[MAX_ROW][MAX_COL];
static int target_maze[MAX_ROW][MAX_COL];
static void init_maze();
static int move_to(int i, int j, int (*maze)[MAX_COL], int count); static void print_maze(int (*maze)[MAX_COL]);
static void init_maze()
{
int i, j;
srand((unsigned) time(NULL));
for (i = 0; i < MAX_ROW; i++)
for (j = 0; j < MAX_COL; j++)
{
maze[i][j] = (int) (rand() % 2);
}
maze[1][0] = 1; /* 设定迷宫入口 */
maze[MAX_ROW - 1][MAX_COL - 2] = 1; /* 设定迷宫出口 */
}
static int move_to(int _i,int _j, int (*in_maze)[MAX_COL], int count) {
int my_maze[MAX_ROW][MAX_COL], i, j;
if (!in_maze)
{
for (i = 0; i < MAX_ROW; i++)
for (j = 0; j < MAX_COL; j++)
{
my_maze[i][j] = 0;
}
}
else
{
for (i = 0; i < MAX_ROW; i++)
for (j = 0; j < MAX_COL; j++)
{
my_maze[i][j] = in_maze[i][j];
}
}
my_maze[_i][_j] = count;
/* reach the end point */
if (_i == MAX_ROW - 1 && _j == MAX_COL - 2)
{
for (i = 0; i < MAX_ROW; i++)
for (j = 0; j < MAX_COL; j++)
{
target_maze[i][j] = my_maze[i][j];
}
return TRUE;
}
if (IS_USABLE(_i - 1, _j))
{
if (move_to(_i - 1, _j, my_maze, count + 1))
return TRUE;
}
if (IS_USABLE(_i + 1, _j))
{
if (move_to(_i + 1, _j, my_maze, count + 1))
return TRUE;
}
if (IS_USABLE(_i, _j - 1))
{
if (move_to(_i, _j - 1, my_maze, count + 1)) return TRUE;
}
if (IS_USABLE(_i, _j + 1))
{
if (move_to(_i, _j + 1, my_maze, count + 1)) return TRUE;
}
return FALSE;
}
static void print_maze(int (*maze)[MAX_COL])
{
int i, j;
printf(" ");
for (i = 0; i < MAX_ROW; i++)
{
for (j = 0; j < MAX_COL; j++)
{
if (maze[i][j] != 0)
{
if (maze[i][j]<10)
printf("%d ", maze[i][j]);
else
printf("%d ", maze[i][j]);
}
else
printf(" ");
}
printf(" \n ");
}
}
int main()
{
while (1)
{
init_maze();
printf("生成的迷宫为 :\n");
print_maze(maze);
if (move_to(1, 0, NULL, 1))
{
printf("找到一条路线图:\n"); print_maze(target_maze);
break;
}
else
{
printf("没有出口!\n");
}
}
return 0;
}。

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