数据结构栈求解迷宫问题(C语言版)

/*
数据结构C语言版 栈求解迷宫问题
P50-52 利用栈求解迷宫问题
编译环境：Dev-C++ 4.9.9.2
日期：2011年2月12日
*/

/***************头文件**********************/

// 迷宫坐标位置类型
typedef struct
{
int x; // 行值
int y; // 列值
}PosType;

#define MAXLENGTH 25 // 设迷宫的最大行列为25

typedef int MazeType[MAXLENGTH][MAXLENGTH]; // 迷宫数组[行][列]

typedef struct // 栈的元素类型
{
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＂(0～3表示东～北)
}SElemType;


// 全局变量
MazeType m; // 迷宫数组

int curstep=1; // 当前足迹,初值为1


#define STACK_INIT_SIZE 10 // 存储空间初始分配量

#define STACKINCREMENT 2 // 存储空间分配增量

// 栈的顺序存储表示 P46
typedef struct SqStack
{
SElemType *base; // 在栈构造之前和销毁之后，base的值为NULL
SElemType *top; // 栈顶指针
int stacksize; // 当前已分配的存储空间，以元素为单位
}SqStack; // 顺序栈


/****************实现************************/


// 构造一个空栈S
int InitStack(SqStack *S)
{
// 为栈底分配一个指定大小的存储空间
(*S).base = (SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));
if( !(*S).base )
exit(0);

(*S).top = (*S).base; // 栈底与栈顶相同表示一个空栈
(*S).stacksize = STACK_INIT_SIZE;

return 1;
}

// 若栈S为空栈（栈顶与栈底相同的），则返回1，否则返回0。
int StackEmpty(SqStack S)
{
if(S.top == S.base)
return 1;
else
return 0;
}

// 插入元素e为新的栈顶元素。
int Push(SqStack *S, SElemType e)
{
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(0);

(*S).top = (*S).base+(*S).stacksize;
(*S).stacksize += STACKINCREMENT;
}
*((*S).top)++=e;
// 这个等式的++ * 优先级相同，但是它们的运算方式，是自右向左

return 1;
}


// 若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回1；否则返回0。
int Pop(SqStack *S,SElemType *e)
{
if((*S).top == (*S).base)
return 0;
*e = *--(*S).top;
// 这个等式的++ * 优先级相同，但是它们的运算方式，是自右向左

return 1;
}


// 定义墙元素值为0,可通过路径为1,不能通过路径为-1,通过路径为足迹

// 当迷宫m的b点的序号为1(可通过路径)，return 1; 否则，return 0。
int Pass(PosType b)
{
if(m[b.x][b.y]==1)
return 1;
else
return 0;
}


// 使迷宫m的a点的序号变为足迹(curstep)，表示经过
void FootPrint(PosType a)
{
m[a.x][a.y]=curstep;
}


// 根据当前位

置及移动方向，返回下一位置
PosType NextPos(PosType c,int di)
{
PosType direc[4]={{0,1},{1,0},{0,-1},{-1,0}}; // {行增量,列增量}
// 移动方向,依次为东南西北
c.x+=direc[di].x;
c.y+=direc[di].y;
return c;
}


// 使迷宫m的b点的序号变为-1(不能通过的路径)
void MarkPrint(PosType b)
{
m[b.x][b.y]=-1;
}

// 算法3.3 P51
// 若迷宫maze中存在从入口start到出口end的通道，则求得一条
// 存放在栈中(从栈底到栈顶)，并返回1；否则返回0
int MazePath(PosType start,PosType end)
{
SqStack S;
PosType curpos;
SElemType e;

InitStack(&S);
curpos=start;
do
{
if(Pass(curpos))
{
// 当前位置可以通过，即是未曾走到过的通道块
FootPrint(curpos); // 留下足迹
e.ord=curstep;
e.seat.x=curpos.x;
e.seat.y=curpos.y;
e.di=0;
Push(&S,e); // 入栈当前位置及状态
curstep++; // 足迹加1
if(curpos.x==end.x&&curpos.y==end.y) // 到达终点(出口)
return 1;
curpos=NextPos(curpos,e.di);
}
else
{
// 当前位置不能通过
if(!StackEmpty(S))
{
Pop(&S,&e); // 退栈到前一位置
curstep--;
// 前一位置处于最后一个方向(北)
while(e.di==3&&!StackEmpty(S))
{
MarkPrint(e.seat); // 留下不能通过的标记(-1)
Pop(&S,&e); // 退回一步
curstep--;
}
if(e.di<3) // 没到最后一个方向(北)
{
e.di++; // 换下一个方向探索
Push(&S,e);
curstep++;
// 设定当前位置是该新方向上的相邻块
curpos=NextPos(e.seat,e.di);
}
}
}
}while(!StackEmpty(S));

return 0;
}

// 输出迷宫的结构
void Print(int x,int y)
{
int i,j;

for(i=0;i<x;i++)
{
for(j=0;j<y;j++)
printf("%3d",m[i][j]);
printf("\n");
}
}

int main()
{
PosType begin,end;
int i,j,x,y,x1,y1;

printf("请输入迷宫的行数,列数(包括外墙)：(空格隔开)");
scanf("%d%d", &x, &y);

for(i=0;i<x;i++) // 定义周边值为0(同墙)
{
m[0][i]=0; // 迷宫上面行的周边即上边墙
m[x-1][i]=0;// 迷宫下面行的周边即下边墙
}

for(j=1;j<y-1;j++)
{
m[j][0]=0; // 迷宫左边列的周边即左边墙
m[j][y-1]=0;// 迷宫右边列的周边即右边墙
}

for(i=1;i<x-1;i++)
for(j=1;j<y-1;j++)
m[i][j]=1; // 定义通道初值为1

printf("请输入迷宫内墙单元数：");
scanf("%d",&j);

printf("请依次输入迷宫内墙每个单元的行数,列数：(空格隔开)\n");

for(i=1;i<=j;i++)
{
scanf("%d%d",&x1,&y1);
m[x1][y1]=0; // 定义墙的值为0
}

printf("迷宫结构如下:\n");
Print(x,y);

printf("请输入起点的行数,列数：（空格隔开）");
scanf("%d%d",&begin.x,&begin.y);

printf("请输入终点的行数,列数：（空格隔开）");
scanf("%d%d&quo

t;,&end.x,&end.y);

if(MazePath(begin,end)) // 求
得一条通路
{
printf("此迷宫从入口到出口的一条路径如下:\n");
Print(x,y); // 输出此通路
}
else
printf("此迷宫没有从入口到出口的路径\n");

system("pause");
return 0;
}

/*
输出效果：

请输入迷宫的行数,列数(包括外墙)：(空格隔开)5 5
请输入迷宫内墙单元数：2
请依次输入迷宫内墙每个单元的行数,列数：(空格隔开)
1 2
3 2
迷宫结构如下:
0 0 0 0 0
0 1 0 1 0
0 1 1 1 0
0 1 0 1 0
0 0 0 0 0
请输入起点的行数,列数：（空格隔开）1 1
请输入终点的行数,列数：（空格隔开）3 3
此迷宫从入口到出口的一条路径如下:
0 0 0 0 0
0 1 0 1 0
0 2 3 4 0
0 1 0 5 0
0 0 0 0 0
请按任意键继续. . .

*/