c++课程设计迷宫问题求解

设计题目迷宫问题求解任务迷宫问题是取自心理学的一个古典实验。

实验中，把一只老鼠从一个没有顶的大盒子的门放入，在盒中设置了许多墙，对行进的方向形成了多处阻挡。

盒子仅仅有一个出口，在出口处放置了一块奶酪，吸引老鼠在迷宫中寻找道路以到达出口。

重复对老鼠进行上述实验，看老鼠能在多久找到出口。

功能要求：请设计一个算法实现迷宫问题求解。

测试数据：0表示可以行走的区域，1表示不可行走的区域。

需求分析该程序的实现需要用到栈，用栈来储存正确的步骤。

首先要建立一个迷宫，用数组来实现。

然后通过规定的放向依次探索，一步步找到正确的路径。

概要设计typedef struct StackElem{int x;int y;int f; }StackElem;//定义栈typedef struct{StackElem * base;StackElem * top;int StackSize;}Stack;//初始化栈void StackInit(Stack *s)//向栈中添加元素void Push(Stack *s,StackElem e)//获得栈顶元素StackElem GetTop(Stack *s)/删除栈顶元素void Pop(Stack *s)/判断当前位置是否走过（下一位置与Path中所有位置从栈顶至栈底依次比较）int unPass(Stack Path,StackElem Step/右边相邻的位置StackElem Right(StackElem Step,int m,int n)（一共8个向函数类似）//获得下一个可通行的位置,逐个方向试探StackElem GetNext(StackElem Step,int m,int n)int GetMazePath(int m,int n){//获得迷宫路径/打印迷宫路径void PrintMazePath(Stack *s)void main(){int i,j;printf("********迷宫********\n");printf("0 是通路\n1 是墙\n");printf("请输入行数（<=100）:");scanf("%d",&m);printf("请输入列数（<=100）:");scanf("%d",&n);printf("请输入迷宫数据（按行来）:\n");for(i=0;i<m;i++)for(j=0;j<n;j++)scanf("%d",&maze[i][j]);printf("迷宫:\n");for(i=0;i<m;i++){for(j=0;j<n;j++)printf("\t%d",maze[i][j]);printf("\n");}StackInit(&RealPath);StackInit(&Path);GetMazePath(m,n);printf("路径是:\n");PrintMazePath(&RealPath);printf("\n");}程序调用关系如下：主程序模块详细设计//#include"stdafx.h"#include"stdlib.h"#include"conio.h"#define TRUE 1#define FAUSE 0#define OK 1#define ERROR 0#define INFEASIBLE -1#define OVERFLOW -2#define NULL 0#define STACK_INIT_SIZE 100#define STACKINCREMENT 10//定义栈元素typedef struct StackElem{int x;//x坐标int y;//y坐标int f;//maze[x][y]的值}StackElem;//定义栈typedef struct{StackElem * base;StackElem * top;int StackSize;}Stack;//初始化迷宫,0表示通道,1表示墙int maze[100][100]={0};int m,n;//栈操作的实现//初始化栈void StackInit(Stack *s){s->base = (StackElem *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(StackElem));if (!s->base) {printf("内存分配失败!\n");exit(OVERFLOW);//内存分配失败}s->top = s->base;s->StackSize = STACK_INIT_SIZE;}//向栈中添加元素void Push(Stack *s,StackElem e){if (s->top - s->base >= s->StackSize) {//栈满,增加空间s->base=(StackElem *)realloc(s->base, (STACK_INIT_SIZE+STACKINCREMENT) * sizeof(StackElem));if (!s->base) {printf("内存分配失败.\n ");exit(OVERFLOW);//内存分配失败}s->top=s->base+s->StackSize;//分配空间后重置栈顶指针s->StackSize += STACKINCREMENT;}//空间再分配完成*(s->top++) = e;//将新元素加到栈顶}//获得栈顶元素StackElem GetTop(Stack *s){if (s->top==s->base) {printf("没有路径可以走出迷宫!\n");exit(ERROR);}else {return *(s->top - 1);}}//删除栈顶元素void Pop(Stack *s){//若栈不为空,则删除s的栈顶元素if (s->top == s->base) {printf("没有路径可以走出迷宫!\n");exit(ERROR);}else {--(s->top);}}//迷宫求解//构造两个栈,Path用来保存探索中的全部路径,RealPath用来保存有效路径Stack RealPath,Path;//判断当前位置是否走过（下一位置与Path中所有位置从栈顶至栈底依次比较）int unPass(Stack Path,StackElem Step) {int Mark = 1;while(Path.top!=Path.base)//非空{StackElem e=*(Path.top - 1);//栈顶if (e.x==Step.x&& e.y == Step.y){Mark = 0;}(Path.top)--;}return Mark;}//右边相邻的位置StackElem Right(StackElem Step,int m,int n) {if(Step.y!=n-1) {Step.y++;Step.f=maze[Step.x][Step.y];}return Step;// 当y==n-1时返回它本身}//下面相邻的位置StackElem Down(StackElem Step,int m,int n) {if(Step.x<m-1) {Step.x++;Step.f=maze[Step.x][Step.y];}return Step;// 当x==m-1时返回它本身}//左边相邻的位置StackElem Left(StackElem Step,int m,int n) {if(Step.y!=0) {Step.y--;Step.f = maze[Step.x][Step.y];}return Step;// 当y==0时返回它本身}//上面相邻的位置StackElem Up(StackElem Step,int m,int n) { if(Step.x!=0) {Step.x--;Step.f=maze[Step.x][Step.y];}return Step;// 当Step.x==0时返回它本身}//左上相邻的位置StackElem LU(StackElem Step,int m,int n) { if(Step.x!=0&&Step.y!=0) {Step.x--;Step.y--;Step.f=maze[Step.x][Step.y];}return Step;// 当x==0&&y==0时返回它本身}//右上相邻的位置StackElem RU(StackElem Step,int m,int n) { if(Step.x!=0&&Step.y<n-1) {Step.x--;Step.y++;Step.f=maze[Step.x][Step.y];}return Step;// 当x==0&&y==n-1时返回它本身}//左下相邻的位置StackElem LD(StackElem Step,int m,int n) { if(Step.x<m-1&&Step.y!=0) {Step.x++;Step.y--;Step.f=maze[Step.x][Step.y];}return Step;// 当Step.x==m-1&&y==0时返回它本身}//右下相邻的位置StackElem RD(StackElem Step,int m,int n) { if(Step.x<m-1&&Step.y<n-1) {Step.x++;Step.y++;Step.f=maze[Step.x][Step.y];}return Step;// 当Step.x==0时返回它本身}//获得下一个可通行的位置,逐个方向试探StackElem GetNext(StackElem Step,int m,int n) {StackElem next;next.f=-1;if(Right(Step,m,n).f==0&&unPass(Path,Right(Step,m,n)))//右通路(右元素为且未走过) {next=Right(Step,m,n);}else if(Down(Step,m,n).f==0&&unPass(Path,Down(Step,m,n)))//下通路{next=Down(Step,m,n);}else if(Left(Step,m,n).f==0&&unPass(Path,Left(Step,m,n)))//左通路{next=Left(Step,m,n);}else if(Up(Step,m,n).f==0&&unPass(Path,Up(Step,m,n)))//上通路{next=Up(Step,m,n);}else if(RD(Step,m,n).f==0&&unPass(Path,RD(Step,m,n)))//右下通路{next=RD(Step,m,n);}else if(LD(Step,m,n).f==0&&unPass(Path,LD(Step,m,n)))//左下通路{next=LD(Step,m,n);}else if(RU(Step,m,n).f==0&&unPass(Path,RU(Step,m,n)))//右上通路{next=RU(Step,m,n);}else if(LU(Step,m,n).f==0&&unPass(Path,LU(Step,m,n)))//左上通路{next=LU(Step,m,n);}//如果当前位置的四面或为墙或已走过,则返回的next的f值为-1return next;}int GetMazePath(int m,int n){//获得迷宫路径StackElem start,end,Step;start.x=0;start.y=0;start.f=maze[start.x][start.y];end.x=m-1;end.y=n-1;end.f=maze[end.x][end.y];Step=start;//设定当前为位置为"入口位置"，对新迷宫进行求解while(Step.x!=end.x||Step.y!=end.y){if (unPass(Path,Step))//如果当前位置未走到过{Push(&RealPath,Step);Push(&Path,Step);Step=GetNext(Step,m,n);if (Step.x == end.x && Step.y == end.y)//到达出口,结束递归{Push(&RealPath,Step);//出口位置Push(&Path,Step);return true;}else if(Step.f==-1){Pop(&RealPath);Step=GetTop(&RealPath);//令Step指向栈顶元素}}else {//如果当前位置已经走过,说明原来测试的方向不对,现在尝试其它方向 Step = GetNext(Step,m,n);if (Step.f == -1) {//仍不通,删除真实路径的栈顶元素，返回上一步Pop(&RealPath);Step = GetTop(&RealPath);}}};}//打印迷宫路径void PrintMazePath(Stack *s) {StackElem e;while (s->base<(s->top-1)){e=*(s->base);//先指向栈底元素,以后依次向上增printf("[%d][%d]-->",e.x,e.y);(s->base)++;}e=*(s->base);printf("[%d][%d]",e.x,e.y);}void main(){int i,j;printf("********迷宫********\n");printf("0 是通路\n1 是墙\n");printf("请输入行数（<=100）:");scanf("%d",&m);printf("请输入列数（<=100）:");scanf("%d",&n);printf("请输入迷宫数据（按行来）:\n");for(i=0;i<m;i++)for(j=0;j<n;j++)scanf("%d",&maze[i][j]);printf("迷宫:\n");for(i=0;i<m;i++){for(j=0;j<n;j++)printf("\t%d",maze[i][j]);printf("\n");}StackInit(&RealPath);StackInit(&Path);GetMazePath(m,n);printf("路径是:\n");PrintMazePath(&RealPath);printf("\n");}调试分析a.在走到死路要回去时，开始的设计中使得程序陷入了死循环一直向右走，在设计时要匹配好if与else的关系。