迷宫问题(数据结构)

摘要：

本文详细介绍了迷宫问题的设计与实现，该程序具有迷宫的设计生成、逃离迷宫的路线的寻找、打印逃离路线及标拄了逃离路线的迷宫等功能。在课程设计中，程序设计语言采用Visual C++，程序运行平台为Windows 98/2000/XP。对于迷宫逃离路线的产生及打印本系统采用了栈的结构，有利于数据的存储与输出。在设计该程序时采用了挨个试探的方法，简单易懂。程序通过调试运行，实现了最初的设计目标，并且经过适当完善后，可以求出迷宫逃离路线的最短行程，在实际中可以解决更多的问题。

关键词：c++；结构体；栈结构；链表

目录

1需求分析 (1)

2概要设计 (3)

3详细设计和实现 (5)

3.1软件设计几个方面： (5)

3.2功能模块设计： (6)

3.3详细代码设计： (8)

3.4运行结果： (16)

4调试与操作说明 (16)

总结 (17)

致谢 (18)

参考文献 (19)

1需求分析

迷宫实验是取自心理学的一个古典实验。在该实验中，把一只老鼠从一个无顶大盒子的门放入，在盒中设置了许多墙，对行进方向形成了多处阻挡。盒子仅有一个出口，在出口处放置一块奶酪，吸引老鼠在迷宫中寻找道路以到达出口。对同一只老鼠重复进行上述实验，一直到老鼠从入口到出口，而不走错一步。老鼠经多次试验终于得到它学习走迷宫的路线。设计一个计算机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。

本次课程设计目的是巩固C++课程所学知识，特别加强数组，指针，结构体，栈结构的应用，熟悉面向过程的结构化序设计方法，通过本次课程设计的实践，锻炼程序设计的能力以及用C++解决实际问题的能力，为以后后续课程的学习打好基础。

在设计中，在Windows xp 操作系统下，利用Microsoft Visual c++语言对迷宫问题进行设计制作下面将对Microsoft Visual c++进行简要介绍：VC++是微软公司开发的一个IDE(集成开发环境),换句话说,就是使用VC++的一个开发平台.有些软件就是这个编出来的...另外还有VB,VF.只是使用不同语言...但是,

VC++是Windows平台上的C++编程环境，学习VC要了解很多Windows平台的特性并且还要掌握MFC、ATL、COM等的知识，难度比较大。Windows下编程需要了解Windows的消息机制以及回调（callback）函数的原理；MFC是Win32API的包装类，需要理解文档视图类的结构，窗口类的结构，消息流向等等；COM是代码共享的二进制标准，需要掌握其基本原理等等。

VC作为一个主流的开发平台一直深受编程爱好者的喜爱，但是很多人却对它的入门感到难于上青天，究其原因主要是大家对他错误的认识造成的，严格的来说VC++不是门语言，虽然它和C++之间有密切的关系,如果形象点比喻的话，可以把C++看作为一种“工业标准”，而VC++则是某种操作系统平台下的“厂商标准”,而“厂商标准”是在遵循“工业标准”的前提下扩展而来的。

VC++应用程序的开发主要有两种模式，一种是WIN API方式，另一种则是MFC方式，传统的WIN API开发方式比较繁琐，而MFC则是对WIN API再次封装，所以MFC相对于WIN API开发更具备效率优势，但为了对WINDOWS开发有一个较为全面细致的认识，笔者在这里还是以讲解WIN API的相关内容为主线。

话说到这里可能更多人关心的是学习VC++需要具备什么条件，为什么对于这扇门屡攻不破呢？

要想学习好VC必须具备良好的C/C++的基础，必要的英语阅读能力也是必不可少的，因为大量的技术文档多以英文形式发布。

VC基于C，C++语言，主要由是MFC组成，是与系统联系非常紧密的编程工具，它兼有高级，和低级语言的双重性，功能强大，灵活，执行效率高，几乎可说VC在Windows平台无所不能。最大缺点是开发效率不高。

VC适用范围

1、VC主要是针对Windows系统，适合一些系统级的开发，可以方便实现一些底层的调用。在VC里边嵌入汇编语言很简单。

2、VC主要用在驱动程序开发

3、VC执行效率高,当对系统性能要求很高的时候，可用VC开发。

4、VC主要适用于游戏开发

5、VC多用于单片机，工业控制等软件开发，如直接对I/O地址操作，就要用C++。

6、VC适用开发高效，短小，轻量级的COM组件,DLL。比如WEB 上的控件。

7、VC可以开发优秀的基于通信的程序。

8、VC可以开发高效灵活的文件操作程序。

9、VC可以开发灵活高效的数据库操作程序。

10、VC是编CAD软件的唯一选择包括AUTOCAD，UG的二次开发。

11、VC在多线程、网络通信、分布应用方面，VC++有不可比拟的优势。

2概要设计

总体功能设计：

(1)设置一个迷宫节点的数据结构。

(2)建立迷宫图形。

(3)对迷宫进行处理找出一条从入口点到出口点的路径。

(4)输出该路径。

(5)打印通路迷宫图。

图2-1 功能结构图

当迷宫采用二维数组表示时，老鼠在迷宫任一时刻的位置可由数组的行列序号i，j来表示。而从[i],[j]位置出发可能进行的方向见下图1.如果[i],[j]周围的位置均为0值，则老鼠可以选择这8个位置中的任一个作为它的下一位置。将这8个方向分别记作：E（东）、SE（东南）、S（南）SW（西南）W（西）、NW（西北）、N（北）和NE（东北）。但是并非每一个位置都有8个相邻位置。如果[i],[j]位于边界上，即i=1，或i=m，或j=1，或j=n，则相邻位置可能是3个或5个为

了避免检查边界条件，将数组四周围用值为1的边框包围起来，这样二维数组maze应该声明为maze[m+2],[n+2]在迷宫行进时，可能有多个行进方向可选，我们可以规定方向搜索的次序是从东（E）沿顺时针方向进行。为了简化问题，规定[i],[j]的下一步位置的坐标是[x],[y]，并将这8个方位伤的x和y坐标的增量预先放在一个结构数组move[8]中（见图2）。该数组的每个分量有两个域dx和dy。例如要向东走，只要在j值上加上dy，就可以得到下一步位置的[x],[y]值为[i],[j+dy]。于是搜索方向的变化只要令方向值dir从0增至7，便可以从move数组中得到从[i],[j]点出发搜索到的每一个相邻点[x],[y]。

x=i+move[dir].dx

y=j+move[dir].dy

dx dy

图2-2 方向位移图图2-3向量差图

为了防止重走原路，我们规定对已经走过的位置，将原值为0改为-1，这既可以区别该位置是否已经走到过，又可以与边界值1相区别。当整个搜索过程结束后可以将所有的-1改回到0，从而恢复迷宫原样。

这样计算机走迷宫的方法是：采取一步一步试探的方法。每一步都从（E）开始，按顺时针对8个方向进行探测，若某个方位上的maze[x],[y]=0，表示可以通行，则走一步；若maze[x],[y]=1，表示此方向不可通行须换方向再试。直至8个方向都试过，maze[x],[y]均为1，说明此步已无路可走，需退回一步，在上一步的下一个方向重新开始探测。为此需要设置一个栈，用来记录所走过的位置和