数据结构课程设计报告-迷宫求解

数据结构课程设计报告------迷宫问题求解学号：1315925375姓名：刘晓龙班级：13移动1班指导老师：钱鸽目录一、需求分析...................................................................................................................................3二、数据结构.................................................................................................................................31.数据结构设计考虑..............................................................................................................32.逻辑结构存储结构..............................................................................................................3三、算法设计.................................................................................................................................4四、调试分析..................................................................................................................................7五、程序实现及测试......................................................................................................................8六、体会及不足之处......................................................................................................................9七、参考文献...............................................................................................................................10八、源代码.....................................................................................................................................10一、需求分析本课程设计是解决迷宫求解的问题，从入口出发，顺某一方向向前探索，若能走通，则继续往前走；否则沿原路退回，换一个方向再继续探索，直至所有可能的通路都探索到为止。为了保证在任何位置上都能沿原路退回，显然需要用一个后进先出的结构来保存从入口到当前位置的路径。因此，在求迷宫通路的算法中要应用“栈”的思想假设“当前位置”指的是“在搜索过程中的某一时刻所在图中某个方块位置”，则求迷宫中一条路径的算法的基本思想是：若当前位置“可通”，则纳入“当前路径”，并继续朝“下一位置”探索，即切换“下一位置”为“当前位置”，如此重复直至到达出口；若当前位置“不可通”，则应顺着“来向”退回到“前一通道块”，然后朝着除“来向”之外的其他方向继续探索；若该通道块的四周4个方块均“不可通”，则应从“当前路径”上删除该通道块。所谓“下一位置”指的是当前位置四周4个方向（上、下、左、右）上相邻的方块。假设以栈记录“当前路径”，则栈顶中存放的是“当前路径上最后一个通道块”。由此，“纳入路径”的操作即为“当前位置入栈”；“从当前路径上删除前一通道块”的操作即为“出栈”。二、数据结构1.数据结构设计考虑1)建立一个二维数组表示迷宫的路径（0表示通道，1表示墙壁）；2)创建一个栈，用来存储“当前路径”，即“在搜索过程中某一时刻所在图中某个方块位置”。2.逻辑结构存储结构1)创建一个Int类型的二维数组intmaze[n1][n2],用来存放0和1（0表示通道，1表示墙壁）；2)创建一个结构体用来储存数组信息结构体：typedefstruct//迷宫内部设置{intshu[16][16];introw;intcol;}Maze;创造一个链栈structnode{introw;intcol;structnode*next;};三、算法设计首先，创建数组的大小，此数组大小要求用户自己输入。具体算法：printf(输入迷宫的形状!\n);scanf(%d%d,&x,&y);Mazem;CreatInit(&m,x,y);函数：voidCreatInit(Maze*m,intx,inty)//创建迷宫{printf(pleaseinputnumber:\n);inti,j;for(i=0;i=x;i++){for(j=0;j=y;j++)m-shu[i][j]=2;}for(i=1;i=x;i++)for(j=1;j=y;j++)scanf(%d,&m-shu[i][j]);m-row=x;m-col=y;}其中的0和1分别是表示通路和障碍，定义的数组其实就是迷宫的设计图其次，产生迷宫，算法：for(i=1;i=x;i++){for(j=1;j=y;j++)printf(%d\t,m.shu[i][j]);printf(\n);}最后，迷宫寻路，在寻路的时候，我们应从输入的入口位置进入迷宫，当迷宫的入口处有障碍或者出口被堵，再或者没有通路时整个程序结束，并输出迷宫无解的提示。如果迷宫求解过程中没有出现无解情况，那么在求解的过程中，会输出迷宫的通路路径，并且输出坐标值，让使用者更清楚路径的走法。在寻路的过程中，每走过一个格，那个格得知就会被赋值为-1，用来标记此处已走过，免去了来来回回的重走，以免出现死循环，这样程序就能从入口进入到迷宫当中。如果在迷宫当中没有通路的话，可以结束循环输出“迷宫无解！”，则当迷宫如果出现有解时，就会输出路径。这样就简单的实现了，有解无解的输出。从而实现了要求的程序！代码如下：while((x1=1&&x1=x)||(y1=1&&y1=y)){if(x1==x2&&y1==y2){break;}if(m.shu[x1][y1+1]==0){y1=y1+1;push(x1,y1);m.shu[x1][y1]=-1;continue;}if(m.shu[x1-1][y1]==0){x1=x1-1;push(x1,y1);m.shu[x1][y1]=-1;continue;}if(m.shu[x1][y1-1]==0){y1=y1-1;push(x1,y1);m.shu[x1][y1]=-1;continue;}if(m.shu[x1+1][y1]==0){x1=x1+1;push(x1,y1);m.shu[x1][y1]=-1;continue;}pop();if(p-next==NULL)break;x1=p-row;y1=p-col;}if(x1==x2&&y1==y2){while(p-next!=NULL){printf(%d%d\n,p-row,p-col);pop();}}elseprintf(NoAnswer!!!);其中要寻求所有的通路，在这里则使用了一个while循环，这样可以找到所有的通路。图解分析：整体流程图：开始输入数据操作判定否是开始迷宫内部操作流程图：开始数据方向数据入栈结束否是四、调试分析第一个问题，在刚开始的调试过程中，我们遇到了，无法判断走过的路程，从而出现了死循环，导致程序不能正常进行，但是经过我们的讨论，我们想出用标记的方法来解决，也就是让走过的路程全给标示了，这样就不会再走重复的路。第二个问题，就是性用菜单来实现操作，那样程序的操作性就会更强，所以我们就要把所有的方法，给写成一个个的函数来调用，这样就遇到了参量传递的问题，但是经过我们的参考以及从书本上的实例，我们慢慢地更深的了解到了参量传递的应用，那么这个问题也就迎刃而解了。从此我们实现了菜单操作！五、程序实现及测试运行界面：开始界面六、体会及不足之处通过此次课程设计，是我对于数据结构有了更深的了解，更新的认识。数据结构是一门重要的课程，只有数据结构学得扎实了，才能对于计算机有更深的应用，所以学好数据结构是很重要的。经过两周的上机设计，我实现了简单的迷宫求解，能够简单的实现求解过程。但是还存在着不足之处，本程序不能循环执行，只能执行一次。有待改进！七、参考文献1、《数据结构(c语言版)》严蔚敏清华大学出版社2、《数据结构实验教程》李业丽、郑良斌《数据结构》高教出版社3、《数据结构习题》李春保清华大学出版社4、《数据结构习题》严蔚敏清华大学出版社5、《C语言与数据结构》王立柱清华大学出版社6、《数据结构(C语言篇)习题与解析》李春保清华大学出版社。八、源代码#includestdio.h#includestdlib.htypedefstruct//迷宫内部设置{intshu[16][16];introw;intcol;}Maze;structnode{introw;intcol;structnode*next;};structnode*p;voidpush(intx1,inty1){structnode*a;a=(structnode*)malloc(sizeof(structnode));a-row=x1;a-col=y1;a-next=p;p=a;}voidpop(void){structnode*q;q=p;p=p-next;free(q);}voidCreatInit(Maze*m,intx,inty)//创建迷宫{printf(pleaseinputnumber:\n);inti,j;for(i=0;i=x;i++){for(j=0;j=y;j++)m-shu[i][j]=2;}for(i=1;i=x;i++)for(j=1;j=y;j++)scanf(%d,&m-shu[i][j]);m-row=x;m-col=y;}voidmenu(){printf(\n*************************\n);printf(欢迎进入迷宫\n);printf(1、进入迷宫\n);printf(2、退出\n);}intmain(void){intt;intx,y;intx1,y1;intx2,y2;inti,j;while(1){menu();printf(请选择:);scanf(%d,&t);if(t==2)break;printf(输入迷宫的形状!\n);scanf(%d%d,&x,&y);Mazem;CreatInit(&m,x,y);for(i=1;i=x;i++){for(j=1;j=y;j++)printf(%d\t,m.shu[i][j]);printf(\n);}printf(输入入口位置:);scanf(%d%d,&x1,&y1);printf(输入出口的位置:);scanf(%d%d,&x2,&y2);p=(structnode*)malloc(sizeof(structnode));p-row=0;p-col=0;p-nex