数据结构-迷宫实验报告.doc
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数据结构-迷宫实验报告.doc
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云南大学软件学院数据结构实验报告
(本实验项目方案受“教育部人才培养模式创新实验区(X3108005)”项目资助)
实验难度:
A□B□C□
实验难度
A□B□C□
承担任务
(难度为C时填写)
指导教师评分
(签名)
【实验题目】
实验4.数组的表示极其应用
【问题描述】
以一个m×n的长方阵表示迷宫,0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。
设计一个程序,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。
【基本要求】
首先实现一个以链表作存储结构的栈类型,然后编写一个求解迷宫的非递归程序。
求得的通路以三元组(i,j,d)的形式输出,其中:
(i,j)指示迷宫中的一个坐标,d表示走到下一坐标的方向。
如;对于下列数据的迷宫,输出的一条通路为:
(l,1,1),(1,2,2),(2,2,2),(3,2,3),(3,1,2),…。
(下面的内容由学生填写,格式统一为,字体:
楷体,行距:
固定行距18,字号:
小四,个人报告按下面每一项的百分比打分。
难度A满分70分,难度B满分90分)
一、【实验构思(Conceive)】(10%)
(本部分应包括:
描述实验实现的基本思路,包括所用到的离散数学、工程数学、程序设计、算法等相关知识)
本实验的目的是设计一个程序,实现手动或者自动生成一个n×m矩阵的迷宫,寻找一条从入口点到出口点的通路。
我们将其简化成具体实验内容如下:
选择手动或者自动生成一个n×m的迷宫,将迷宫的左上角作入口,右下角作出口,设“0”为通路,“1”为墙,即无法穿越。
假设从起点出发,目的为右下角终点,可向“上、下、左、右、左上、左下、右上、右下”8个方向行走。
如果迷宫可以走通,则用“■”代表“1”,用“□”代表“0”,用“→”代表行走迷宫的路径。
输出迷宫原型图、迷宫路线图以及迷宫行走路径。
如果迷宫为死迷宫,输出信息。
可以二维数组存储迷宫数据,用户指定入口下标和出口下标。
为处理方便起见,可在迷宫的四周加一圈障碍。
对于迷宫中任一位置,均可约定有东、南、西、北四个方向可通。
二、【实验设计(Design)】(20%)
(本部分应包括:
抽象数据类型的功能规格说明、主程序模块、各子程序模块的伪码说明,主程序模块与各子程序模块间的调用关系)
1.设定迷宫的抽象数据类型定义:
ADTMaze{
数据对象:
D={ai,j|ai,j∈{‘■’、‘□’、‘※’、‘→’、‘←’、‘↑’、‘↓’},0≤i≤row+1,0≤j≤col+1,row,col≤18}
数据关系:
R={ROW,COL}
ROW={
COL={
基本操作:
Init_hand_Maze(Maze,row,col)
初始条件:
二维数组Maze[][]已存在。
操作结果:
手动初始化迷宫,0表示通路,1表示障碍。
Init_automatic_Maze(Maze,row,col)
初始条件:
二维数组Maze[][]已存在。
操作结果:
自动初始化迷宫,0表示通路,1表示障碍。
PrintMaze(Maze)
初始条件:
迷宫Maze已存在。
操作结果:
将迷宫输出到屏幕,“□”表示通路,“■”表示障碍。
MazePath(Maze)
初始条件:
迷宫Maze已存在。
操作结果:
计算路径。
PrintPath(Maze)
初始条件:
迷宫Maze已存在。
操作结果:
若迷宫存在一条通路,将路径输出至屏幕,以“→”“←”“↑”“↓”表示可行路径,“※”表示途径过却无法到达出口的位置;若不存在通路,报告相应信息。
}ADTMaze;
2.设定栈的抽象数据类型定义:
ADTStack{
数据对象:
D={ai|ai∈CharSet,i=1,2,…,n,n≥0}
数据关系:
R1={
基本操作:
InitStack(&S)
操作结果:
构造一个空栈。
Push(&S,e)
初始条件:
栈S已存在。
操作结果:
在栈S的栈顶插入新的栈顶元素e。
Pop(&S,&e)
初始条件:
栈S已存在.
操作结果:
删除S的栈顶元素,并以e返回其值。
}ADTStack;
3.本程序包含三个模块
1)主程序模块:
voidmain()
{
初始化;
do{
接受命令;
处理命令;
}while(命令!
=退出);
}
2)栈模块——实现栈抽象数据类型;
3)迷宫模块——实现迷宫抽象数据类型。
4各模块之间的调用关系如下:
主程序模块
迷宫模块
栈模块
三、【实现描述(Implement)】(30%)
(本部分应包括:
抽象数据类型具体实现的函数原型说明、关键操作实现的伪码算法、函数设计、函数间的调用关系,关键的程序流程图等,给出关键算法的时间复杂度分析。
)
1.迷宫与栈类型
intmaze[M][N],row,col;
typedefstruct//存放迷宫访问到点的行,列,方向
{
intm,n,direc;
}MazeType,*LMazeType;
typedefstruct
{
LMazeTypetop;//路径第一个元素的位置
LMazeTypebase;//路径最后一个元素的位置
intstacksize;//栈大小
intover;//溢出
}Stack;
2.栈操作函数
voidInit_hand_Maze(intmaze[M][N],intm,intn)
{
inti,j;
for(i=1;i<=m+1;i++)
for(j=1;j<=n+1;j++)
{
maze[i][j]=1;
}
cout<<"请按行输入迷宫,0表示通路,1表示障碍:
"< for(i=1;i for(j=1;j cin>>maze[i][j]; for(i=1;i { for(j=1;j { if(maze[i][j]! =0&&maze[i][j]! =1){ cout<<"您输入有误,请重新输入"; Init_hand_Maze(maze,m,n); } } } } 时间复杂度为O(m*n) voidInit_automatic_Maze(intmaze[M][N],intm,intn)//自动生成迷宫 { inti,j; cout<<"\n迷宫生成中……\n\n"; system("pause"); for(i=1;i for(j=1;j maze[i][j]=rand()%2;//随机生成0、1 时间复杂度为O(m*n) StatusPush(Stack&S,MazeTypee)//将路径上的点依次压栈 { if(S.top-S.base>=S.stacksize) { S.base=(LMazeType)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(MazeType)); if(! S.base)exit(OVERFLOW); S.top=S.base+S.stacksize; S.stacksize+=STACKINCREMENT; } *S.top++=e; returnOK; } StatusPop(Stack&S,MazeType&e)//将能走通的路径的点依次出栈 { if(S.top==S.base)returnERROR; e=*--S.top; returnOK; } 3.求解迷宫 StatusMazePath(Stack&S,MazeType&e,intmaze[M][N],intm,intn) { do { if(maze[e.m][e.n]==0)//0可通,1不可通,2为已走过 { Push(S,e); maze[e.m][e.n]=2; if(e.m==m&&e.n==n) { S.over=1;//表示存满一条路径 returnOK; } else{ e.n++; e.direc=0;//来这一点时的方向,0右1下2左3上 MazePath(S,e,maze,m,n); } } else { if(S.top! =S.base&&S.over! =1) { switch(e.direc)//回到上一位置并同时改变方向走下一步 { case0: //退回后,列坐标减一,行坐标加一,下一方向向下 e.n--; e.m++; e.direc=1; bre
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