迷宫问题

长沙学院课程设计说明书题目迷宫问题学院计算机工程与应用数学学院专业(班级) 软件工程（16软件02班）姓名潘旭斌学号B20160304203指导教师刘欣、黄彩霞起止日期2017年12月11日~2017年12月22日课程设计任务书各阶段具体要求：（1）需求分析阶段●定义目标系统的问题描述●定义目标系统的功能需求●定义目标系统的测试需求（2）设计阶段●定义目标系统的输入、输出项●定义目标系统的算法流程（3）编码阶段●要求遵守常见的编码规范，包括变量命名规则●要求给出一定的注释（4）测试阶段●要求定义测试用例●要求补充测试用例内容。

课程设计工作量：（1）软件设计：完成问题陈述中所提到的所有需求功能。

（2）课程设计说明书：要求撰写不少于3000个文字的文档，详细说明各阶段具体要求。

工作计划：安排两周时间进行课程设计，软件开发步骤如下，第一周完成1～4项目，第二周完成5～6项目，课程设计说明书同步进行；（1）选定题目（2）需求分析（3）结构设计（4）编码实现（5）测试（6）撰写课程设计说明书并答辩注意事项：提交文档长沙学院课程设计说明书（含课程设计任务书，每学生1份）长沙学院课程设计鉴定表（纸质打印，每学生1份）目录一、引言 (1)1.1编写目的 (1)1.2参考资料 (1)二、需求规约 (1)2.1问题描述 (1)2.2需求分析 (1)三、程序设计 (2)3.1概要设计 (2)3.2详细设计 (2)3.3数据结构设计 (3)3.4关键算法1 (5)四、运行测试 (6)4.1运行环境搭建 (6)4.2测试数据说明 (7)4.3程序运行结果 (7)五、总结 (9)附录 (10)一、引言1.1 编写目的本文档是解决“迷宫问题”程序的组成部分，编写此文档的目的是：确定本程序的程序结构、数据的数据结构，以及相关算法，用来作为后期程序改进的参照。

本文档的读者对象是：需求人员、程序设计员，测试人员。

1.2 参考资料二、需求规约2.1 问题描述以一个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。

迷宫问题要求求出从入口（1，1）到出口（m,n）的一条通路，或得出没有通路的结论。

迷宫的长度自定义。

通过随机数组产生一个迷宫，然后打印其通路的路径。

需要用到随机数组，一个链式栈的存储结构。

2.2 需求分析首先实现一个以链栈作存储结构的栈类型，然后编写一个求迷宫问题的非递归程序，求得的通路以三元组（i（y坐标），j（x坐标），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，（0表示右，1表示下，2表示左，3表示上）。

实现一条路径到达终点或者一条死路。

首先，设计好一个链式栈的存储结构，然后元素(记录它的位置)入栈。

然后找找路径。

三、程序设计3.1 概要设计3.2 详细设计1、建立迷宫是先定义一个数组，然后产生随机数对二求余，在数组外面包裹一层“墙”。

2、打印迷宫很简单，用二个`for打印即可。

3、设置路径就是将走过的地方进栈，然后进行标记。

3.3 数据结构设计存储结构：1、表示一个一级指针，struct int_stack *。

2、表示一个结构体，s truct int_stack{Struct int_stack_node *top;Int count;Int size;//三个成员。

}3、s truct int_stack_node 的成员。

struct _int_stack_element {Int x; //坐标x方向Int y; //坐标y方向Int d; //下一步走的方向用0、1、2、3分别表示右、下、左、上}4、结构体struct int_stack_node{Struct int_stack_element e;Struct int_stack_node *next;}5、指针struct int_stack_node *next;3.4 关键算法1关键算法：（1）、设置二个while循环，第一个while循环的条件是当前位置上下左右有路可走。

（2）、第二个while循环的条件是标识find==0 且switch语句条件d <3。

当前位置若有路可走就将find==1，重新进入第二个while循环，此时d的值也重新变为-1，当前位置入栈后就走到下一个位置。

（3）、当前位置置为9，记录路径，而且走到下一个位置就不能返回到上一个位置，所以每一次走迷宫只有一次机会。

四、运行测试4.1 运行环境搭建Windows10版本，Dev_c++5.11版本。

4.2 测试数据说明最外面的一层全是1，用来包裹迷宫，防止溢出。

测试数据我用一个简单的3 x 3的迷宫进行测试。

4.3 程序运行结果1、3 x 3的迷宫：2、4 x 4的迷宫3、5 x 5的迷宫当输出的坐标包含（m，n）时表示有通路，输出的坐标没有（m,n）说明该路径没有通路。

五、总结总结：（1）实验要求很明确要求用链式栈的存储方式，所以主要的困难在于如何设计算法，如何实现迷宫的路径。

首先采用一个a[20][20]大小的随机数组。

采用switch语句实现上下左右的走的功能选择。

开始的时候没有考虑到会溢出的情况，后来加上一个for 循环包裹一层‘1’。

随机数组产生的数组，可能有多条路通向终点，但是设计的路径的只有一条，所以在寻找路径的时候，只有一条路，然后将这条路标记一下。

（2）收获：在这个设计中，我觉得无论是存储结构还是算法设计都很重要。

一个好的存储结构能让算法更简单，算法的设计需要经过严密的逻辑思考，不然就会存在逻辑错误，就会运行错误。

附录Int_stack_class.h:#ifndef __INT_STACK_H__#define __INT_STACK_H__struct int_stack;struct int_stack_element{int x;int y;int d;};void int_stack_class_init(int h,int w);void int_stack_class_print(int h,int w);void int_stack_class_route(int h,int w);struct int_stack *int_stack_init();void int_stack_free(struct int_stack *s);int int_stack_count(struct int_stack *s);int int_stack_isempty(struct int_stack *s);void int_stack_clear(struct int_stack *s);void int_stack_push(struct int_stack *s, int x,int y,int d);struct int_stack_element int_stack_pop(struct int_stack *s);struct int_stack_element int_stack_top(struct int_stack *s);#endif /* __INT_STACK_H__ *///////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////////Int_stack_class.c:#include <stdlib.h>#include <assert.h>#include <stdio.h>#include "int_stack_class.h"#include <time.h>int a[20][20];struct int_stack_node {struct int_stack_element e;struct int_stack_node *next;};struct int_stack {struct int_stack_node *top; // 栈顶int count;};struct int_stack *int_stack_init(){struct int_stack *s = NULL;s = (struct int_stack *)malloc(sizeof(struct int_stack));if (s==NULL) return NULL;assert(s!=NULL);s->top = NULL;s->count = 0;return s;}void int_stack_free(struct int_stack *s){assert(s!=NULL);struct int_stack_node *p = NULL;while (s->top != NULL) {p = s->top;s->top = p->next;free(p);}assert(s->top==NULL);free(s);return;}int int_stack_count(struct int_stack *s) {assert(s!=NULL);assert(s->count >= 0);return s->count;}int int_stack_isempty(struct int_stack *s) {assert(s!=NULL);assert(s->count >= 0);return (s->count==0);}void int_stack_clear(struct int_stack *s) {assert(s!=NULL);assert(s->count >= 0);struct int_stack_node *p = NULL;while (s->top != NULL) {p = s->top;s->top = p->next;free(p);}assert(s->top == NULL);s->count = 0;return;}void int_stack_push(struct int_stack *s, int x,int y,int d){assert(s!=NULL);assert(s->count >= 0);struct int_stack_node *p = NULL;p = (struct int_stack_node *)malloc(sizeof(struct int_stack_node));p->next = NULL;p->e.x = x ;p->e.y = y;p->e.d = d;p->next = s->top;s->top = p;s->count++;return;}struct int_stack_element int_stack_pop(struct int_stack *s){struct int_stack_node *p = NULL;struct int_stack_element t;assert(s!=NULL);assert(s->top != NULL);assert(s->count >0);p = s->top;s->top = p->next;t=p->e;free(p);s->count --;return t;}struct int_stack_element int_stack_top(struct int_stack *s) {assert(s!=NULL);assert(s->top != NULL);assert(s->count >0);return s->top->e;}void class_init(int h,int w){ int i,j;srand(time(NULL));for(i=1;i<=h;i++){ for(j=1;j<=w;j++){a[i][j]=rand()%2;}}for(j=0,i=0;j<=w+1;j++) {a[i][j]=1;}for(i=0,j=0;i<=h+1;i++) {a[i][j]=1;}for(j=0,i=h+1;j<=w+1;j++) {a[i][j]=1;}for(i=0,j=w+1;i<=h+1;i++) {a[i][j]=1;}a[1][1]=0;a[h][w]=0;}void class_print(int h,int w){int i,j;for(i=0;i<=h+1;i++){ for(j=0;j<=w+1;j++){printf("%d ",a[i][j]);}printf("\n");}//system("pause");}void class_route(struct int_stack *s,int h,int w){printf("\n");printf("\n");int_stack_push(s,1,1,-1);struct int_stack_element t;int x=1,y=1,d;int p,find;t=int_stack_top(s);while(a[t.x+1][t.y]==0 || a[t.x-1][t.y]==0 ||a[t.x][t.y+1]==0 || a[t.x][t.y-1]==0){// t=int_stack_top(s);//x=t.x;// y=t.y;d=-1;find=0;while(find==0&& d<3){d++;switch(d){case 0:{if(a[x][y+1]==0){find =1;p=0; //rightint_stack_push(s,x,y+1,p);a[x][y+1]=9;}}break;case 1:{if(a[x+1][y]==0){find =1;p=2; //downint_stack_push(s,x+1,y,p);a[x+1][y]=9;}if(a[x][y-1]==0){find =1;p=1;// dint_stack_push(s,x,y-1,p); a[x][y-1]=9;}}break;case 2:{if(a[x][y-1]==0){find =1;p=1;//leftint_stack_push(s,x,y-1,p); a[x][y-1]=9;}}break;case 3:{if(a[x-1][y]==0){find =1;p=3; //upint_stack_push(s,x-1,y,p); a[x-1][y]=9;}}break;}//swithch} //end while1t=int_stack_top(s);x=t.x;y=t.y;}//end while2printf("被标记后的迷宫,'0'变'9'\n");class_print(h,w);}///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////Main.c:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include "int_stack_class.h"int main(int argc, char *argv[]){struct int_stack *s=NULL;s=int_stack_init();struct int_stack_element t;int h,w;printf("please input the class hight and wide!\n");scanf("%d %d",&h,&w);class_init(h,w);printf("\n");printf("第一个坐标为（0,0），起点坐标为（1,1），终点坐标为（%d,%d）\n",h,w); class_print(h,w);printf("\n");class_route(s,h,w);printf("\n");printf("\n");while(!int_stack_isempty(s)){t=int_stack_pop(s);printf("x=%d,y=%d,d=%d\n",t.x,t.y,t.d);// system("pause");}printf("\n");printf("\n");system("pause"); return 0;}。