数据结构迷宫问题实验报告.doc
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数据结构迷宫问题实验报告.doc
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《数据结构与算法设计》
迷宫问题实验报告
——实验二
专业:
物联网工程
班级:
物联网1班
学号:
15180118
姓名:
刘沛航
一、实验目的
本程序是利用非递归的方法求出一条走出迷宫的路径,并将路径输出。
首先由用户输入一组二维数组来组成迷宫,确认后程序自动运行,当迷宫有完整路径可以通过时,以0和1所组成的迷宫形式输出,标记所走过的路径结束程序;当迷宫无路径时,提示输入错误结束程序。
二、实验内容
用一个m*m长方阵表示迷宫,0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。
设计一个程序对于任意设定的迷宫,求出一条从入口到出口的通路,或得出没有通路的结论。
三、程序设计
1、概要设计
(1) 设定栈的抽象数据类型定义
ADTStack{
数据对象:
D={ai|ai属于CharSet,i=1、2…n,n>=0}
数据关系:
R={
基本操作:
InitStack(&S)
操作结果:
构造一个空栈
Push(&S,e)
初始条件:
栈已经存在
操作结果:
将e所指向的数据加入到栈s中
Pop(&S,&e)
初始条件:
栈已经存在
操作结果:
若栈不为空,用e返回栈顶元素,并删除栈顶元素
Getpop(&S,&e)
初始条件:
栈已经存在
操作结果:
若栈不为空,用e返回栈顶元
StackEmpty(&S)
初始条件:
栈已经存在
操作结果:
判断栈是否为空。
若栈为空,返回1,否则返回0
Destroy(&S)
初始条件:
栈已经存在
操作结果:
销毁栈s
}ADTStack
(2)设定迷宫的抽象数据类型定义
ADTyanshu{
数据对象:
D={ai,j|ai,j属于{‘’、‘*’、‘@’、‘#’},0<=i<=M,0<=j<=N}
数据关系:
R={ROW,COL}
ROW={
COL={
基本操作:
InitMaze(MazeType&maze,inta[][COL],introw,intcol){
初始条件:
二维数组inta[][COL],已经存在,其中第1至第m-1行,每行自第1到第n-1列的元素已经值,并以值0表示障碍,值1表示通路。
操作结果:
构造迷宫的整形数组,以空白表示通路,字符‘0’表示障碍
在迷宫四周加上一圈障碍
MazePath(&maze){
初始条件:
迷宫maze已被赋值
操作结果:
若迷宫maze中存在一条通路,则按如下规定改变maze的状态;以字符‘*’表示路径上的位置。
字符‘@’表示‘死胡同’;否则迷宫的状态不变
}
PrintMaze(M){
初始条件:
迷宫M已存在
操作结果:
以字符形式输出迷宫
}
}ADTmaze
(3)本程序包括三个模块
a、 主程序模块
voidmain()
{
初始化;
构造迷宫;
迷宫求解;
迷宫输出;
}
b、 栈模块——实现栈的抽象数据类型
c、 迷宫模块——实现迷宫的抽象数据类型
2、详细设计
(1)坐标位置类型:
typedefstruct{
introw; //迷宫中的行
intcol; //......的列
}PosType;//坐标
(2) 迷宫类型:
typedefstruct{
intm,n;
intarr[RANGE][RANGE];
}MazeType; //迷宫类型
void InitMaze(MazeType&maze,inta[][COL],introw,intcol)\
//设置迷宫的初值,包括边缘一圈的值
BoolMazePath(MazeType&maze,PosTypestart,PosTypeend)
//求解迷宫maze中,从入口start到出口end的一条路径
//若存在,则返回true,否则返回false
VoidPrintMaze(MazeTypemaze)
//将迷宫打印出来
(3) 栈类型:
typedefstruct{
int step; //当前位置在路径上的"序号"
PosType seat; //当前的坐标位置
DirectiveType di; //往下一个坐标位置的方向
}SElemType;//栈的元素类型
typedefstruct{
SElemType*base;
SElemType*top;
intstacksize;
}SqStack;
栈的基本操作设置如下:
VoidInitStack(SqStack&S)
//初始化,设S为空栈(S.top=NUL)
VoidDestroyStack(Stack&S)
//销毁栈S,并释放空间
VoidClearStack(SqStack&S)
//将栈S清空
IntStackLength(SqStack&S)
//返回栈S的长度
StatusStackEmpty(SqStack&S)
?
、若S为空栈(S.top==NULL),则返回TRUE,否则返回FALSE
StatueGetTop(SqStack&S,SElemTypee)
//r若栈S不空,则以e待会栈顶元素并返回TRUE,否则返回FALSE
StatuePop(SqStack&S,SElemTypee)
//若分配空间成功,则在S的栈顶插入新的栈顶元素s并返回TRUE
//否则栈不变,并返回FALSE
StatuePush(SqStack&S,SElemType&e)
//若分配空间程控,则删除栈顶并以e带回其值,则返回TRUE
//否则返回FALSE
VoidStackTraverse(SqStack&S,Status)(*Visit)(SElemTypee))
//从栈顶依次对S中的每个节点调用函数Visit
4求迷宫路径的伪码算法:
StatusMazePath(MazeType&maze,PosTypestart,PosTypeend){//求解迷宫maze中,从入口start到出口end的一条路径
InitStack(s);
PosTypecurpos=start;
intcurstep=1; //探索第一部
do{
if(Pass(maze,curpos)){ //如果当前位置可以通过,即是未曾走到的通道块
FootPrint(maze,curpos); //留下足迹
e=CreateSElem(curstep,curpos,1); //创建元素
Push(s,e);
if(PosEquare(curpos,end)) returnTRUE;
curpos=NextPos(curpos,1); //获得下一节点:
当前位置的东邻
curstep++; //探索下一步
}else{ //当前位置不能通过
if(!
StackEmpty(s)){
Pop(s,e);
while(e.di==4&&!
StackEmpty(s)){
MarkPrint(maze,e.seat);Pop(s,e); //留下不能通过的标记,并退回步
}
if(e.di<4){
e.di++;Push(s,e); //换一个方向探索
curpos=NextPos(e.seat,e.di); //设定当前位置是该方向上的相块
}//if
}//if
}//else
}while(!
StackEmpty(s));
returnFALSE;
}
//MazePath
四、程序调试分析
1.首先呢,想自己读入数据的,回来发现那样,很麻烦,所以还是事先定义一个迷宫。
2.栈的元素类型一开始有点迷惑,后来就解决了
3.本题中三个主要算法;InitMaze,MazePath和PrintMaze的时间复杂度均为O(m*n)本题的空间复杂度也是O(m*n)
五、用户使用说明
1.本程序运行在windows系列的操作系统下,执行文件为:
Maze_Test.exe。
六、程序运行结果
1.建立迷宫:
2.通过1功能建立8*8的迷宫后,通过2功能继续建立迷宫内部:
通过建立自己设定单元数目建立迷宫内墙。
3.通过3功能观察已建立的迷宫结构:
4.通过4功能确立迷宫起点和终点:
(此处像我们随机选择4,4和2,7分别为起点终点)
5.执行5功能,判断是否有路径走出迷宫:
这种情况无法走出迷宫。
我们再次观察图像设4,4和1,6分别为起点终点,再运行5功能。
观察到可以成功解开迷宫步数从1依次开始。
七、程序清单
#include
#include
#include
#include
//迷宫坐标位置类型
typedefstruct
{
intx; //行值
inty; //列值
}PosType;
#defineMAXLENGTH25//设迷宫的最大行列为25
typedefintMazeType[MAXLENGTH][MAXLENGTH];//迷宫数组[行][列]
typedefstruct//栈的元素类型
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