数据结构课程设计报告(迷宫)

第一章 需求分析

仅仅认识到队列是一种特殊的线性表是远远不够的，本次实习的目的在于使学 生深入了解队列的特征，以便在实际问题背景下灵活运用它，同时还将巩固这种数据结构的构造方法。

1.问题分析：

迷宫问题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，在盒子中设置了许多墙，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，一直到老鼠从入口走到出口，而不走错一步。老鼠经过多次试验最终学会走通迷宫的路线。设计一个计算机程序对任意设定的矩形迷宫如下图A所示，求出一条从入口到出口的通路，或得出没有通路的

结。 图A

图 1-1

2.设计要求：

要求设计程序输出如下：

1) 建立一个大小为m×n的任意迷宫（迷宫数据可由用户输入或由程序自动生成），并在屏幕上显示出来；

2）找出一条通路的二元组（i,j）数据序列，（i,j）表示通路上某一点的坐标。

3）用一种标志（如数字8）在迷宫中标出该条通路；

4）在屏幕上输出迷宫和通路；

5）上述功能可用菜单选择。

第二章 基本设计

1.迷宫的建立

迷宫中存在通路和障碍，为了方便迷宫的创建，可用0表示通路，用1表示障碍，这样迷宫就可以用0、1矩阵来描述。

2.迷宫的存储

迷宫是一个矩形区域，可以使用二维数组表示迷宫，这样迷宫的每一个位置都可以用其行列号来唯一指定，但是二维数组不能动态定义其大小，我们可以考虑先定义一个较大的二维数组maze[M+2][N+2],然后用它的前m行n列来存放元素，即可得到一个m×n的二维数组，这样(0,0)表示迷宫入口位置，(m-1,n-1)表示迷宫出口位置。

注：其中M，N分别表示迷宫最大行、列数，本程序M、N的缺省值为39、39，当然，用户也可根据需要，调整其大小。

3.迷宫路径的搜索

首先从迷宫的入口开始，如果该位置就是迷宫出口，则已经找到了一条路径，搜索工作结束。否则搜索其上、下、左、右位置是否是障碍，若不是障碍，就移动到该位置，然后再从该位置开始搜索通往出口的路径；若是障碍就选择另一个相邻的位置，并从它开始搜索路径。为防止搜索重复出现，则将已搜索过的位置标记为2，同时保留搜索痕迹，在考虑进入下一个位置搜索之前，将当前位置保存在一个队列中，如果所有相邻的非障碍位置均被搜索过，且未找到通往出口的路径，则表明不存在从入口到出口的路径。这实现的是广度优先遍历的算法，如果找到路径，则为最短路径。

以矩阵 0 0 1 0 1 为例，来示范一下

1 0 0 1 0

1 0 0 0 1

0 0 1 0 0

首先，将位置(0,0)(序号0)放入队列中，其前节点为空，从它开始搜索，其标记变为2，由于其只有一个非障碍位置，所以接下来移动到(0,1)(序号1)，其前节点序号为0，标记变为2，然后从(0,1)移动到(1,1)(序号2)，放入队列中，其前节点序号为1，(1,1)存在(1，

2)(序号3)、(2，1)(序号4)两个可移动位置，其前节点序号均为2.对于每一个非障碍位置，

它的相邻非障碍节点均入队列，且它们的前节点序号均为该位置的序号，所以如果存在路径，则从出口处节点的位置，逆序就可以找到其从出口到入口的通路。

如表2-1所示：

表2-1 路径表

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

由此可以看出，得到最短路径：(3,4)(3,3)(2,3)(2,2)(1,2)(1,1)(0,1)(0,0)

第三章 软硬件要求

用VC++6.0软件平台，操作系统：Windows XP 硬件：内存要求：内存大小在

256MB，其他配置一般就行。

第四章 算法设计思想

1.概要设计

1）构建一个二维数组用于存储迷宫矩阵

2）手动生成迷宫，即为二维数组赋值

3）构建一个队列用于存储迷宫路径

4）建立迷宫节点,用于存储迷宫中每个节点的访问情况

5）实现搜索算法

6）屏幕上显示操作菜单

2.程序包含9个函数

1)主函数 main()

功能：调节整个程序的运行。

2)自动生成迷宫函数

功能：随机生成迷宫。

3)(将迷宫打印成图形

4)打印迷宫路径 (若存在路径)

5)入队

6)出队

7)判断队列是否为空

8)访问节点

9)搜索迷宫路径

第五章 算法流程图

图 5-1 流程图

第六章 算法源代码

1.调试分析

在调试过程中，首先使用的是栈进行存储，但是产生的路径是多条或不是最

短路径，所以通过算法比较，改用此算法.

2.附录代码

# include<stdio.h>

# include<malloc.h>

# define M2 11

# define N2 11

# define MAXLEN M2*N2/2

# define Null -100

# define True 1

# define False 0

int M=M2-2,N=N2-2;

typedef struct {

int x,y;

}elemtype;

typedef struct

{

elemtype stack[MAXLEN]; int top;

}sqstktp;

typedef struct

int x,y,pre; }queeletp; typedef struct{ queeletp queue[MAXLEN];

int front,rear;

}queuetp;

struct moved{

};

void inimaze(int maze[][N2])

{

int i,j,num; for(i=1;i<=M;i++){ for(j=1;j<=N;j++){ num=(800*(i+j)+1500)%327; if((num<150)&&(i!=M || j!=N)) maze[i][j]=1; int dx,dy; else maze[i][j]=0;

printf("%3d",maze[i][j]);

} printf("\n"); for(i=0,j=0;i<=M+1;i++) maze[i][j]=1; } printf("\n"); for(i=0,j=0;j<=N+1;j++) maze[i][j]=1;

} maze[i][j]=1;

void inimove(struct moved move[])

{

move[0].dx=0;

move[0].dy=1;

move[1].dx=1;

move[1].dy=1;

move[2].dx=1;

move[2].dy=0;

move[3].dx=1;

move[3].dy=-1;

move[4].dx=0;

move[4].dy=-1;

move[5].dx=-1;

move[5].dy=-1;

move[6].dx=-1;

move[6].dy=0;

move[7].dx=-1;

move[7].dy=1;

}

void inistack(sqstktp * s)

{

}

int push(sqstktp*s,elemtype x)

{

if(s->top==MAXLEN - 1) s->top=-1;

} else{ } s->stack[++s->top]=x; return True;

elemtype pop(sqstktp *s)

{

}

void iniqueue(queuetp * s)

{

}

int shortpath(int maze[][N2],struct moved move[],queuetp *p)

{

int i,j,dir,x,y; p->queue[1].x=1; p->queue[1].y=1; p->queue[1].pre=0; maze[1][1]=-1; s->front=1; s->rear=1; elemtype elem; if(s->top<0){ elem.x=Null; elem.y=Null; return elem; }else{ } s->top--; return s …… 此处隐藏：6283字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……