数据结构课程设计——迷宫问题课程设计报告

2019年3月24日 262次阅读来源: 迷宫问题

上学时没学过数据结构和算法，于是现在有机会就自学。下面是我最近在等待进入项目组期间，花了1小时学习了一下迷宫问题。下面是我学习时找到的一篇课程设计的报告，然后自己先看懂，然后又在VC6.0下运行了。

迷宫问题

一．需求设计：以一个m*m 的方阵表示迷宫，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，求出一条从入口的通道，或得出没有通路的结论。

二．概要设计：

存储结构：

采用了数组以及结构体来存储数据，在探索迷宫的过程中用到的栈，属于顺序存储结构。

/*八个方向的数组表示形式*/

int move[8][2]={{0,1},{1,1},{1,0},{1,-1},{0,-1},{-1,-1},{-1, 0},{-1, 1}};

/*用结构体表示位置*/

struct position

{

int x,y;

};

position stack[m*m+1];

基本算法：

走迷宫的过程可以模拟为一个搜索的过程：每到一处，总让它按东、东南、南、西南、西、西北、北、东北8个方向顺序试探下一个位置；如果某方向可以通过，并且不曾到达，则前进一步，在新位置上继续进行搜索；如果8个方向都走不通或曾经到达过，则退回一步，在原来的位置上继续试探下一位置。

每前进或后退一步，都要进行判断：若前进到了出口处，则说明找到了一条通路；若退回到了入口处，则说明不存在通路。

用一个字符类型的二维数组表示迷宫，数组中每个元素取值“0”（表示通路）或“1”（表示墙壁）。迷宫的入口点在位置（1，1）处，出口点在位置（m,m）处。设计一个模拟走迷宫的算法，为其寻找一条从入口点到出口点的通路。

《数据结构课程设计——迷宫问题课程设计报告》

二维数组的第0行、第m+1行、第0列、第m+1列元素全置成“1”，表示迷宫的边界；第1行第1列元素和第m行第m列元素置成“0”，表示迷宫的入口和出口；其余元素值用随机函数产生。

假设当前所在位置是（x,y）。沿某个方向前进一步，它可能到达的位置最多有8个。

如果用二维数组move记录8个方向上行下标增量和列下标增量，则沿第i个方向前进一步，可能到达的新位置坐标可利用move数组确定：

x=x+move[i][0]

y=y+move[i][1]

从迷宫的入口位置开始，沿图示方向顺序依次进行搜索。在搜索过程中，每前进一步，在所到位置处做标记“”（表示这个位置在通路上），并将该位置的坐标压入栈中。每次后退的时候，先将当前所在位置处的通路标记“”改成死路标记“×”（表示这个位置曾到达过但走不通，以后不要重复进入），然后将该位置的坐标从栈顶弹出。搜索到出口位置时，数组中那些值为“”的元素形成一条通路。

三．详细设计：

源程序：

/* 迷宫问题 走迷宫的过程可以模拟为一个搜索的过程：每到一 处，总让它按东、东南、南、西南、西、西北、北、东北 个方向顺序试探下一个位置；如果某方向可以通过，并且不 曾到达，则前进一步，在新位置上继续进行搜索；如果个 方向都走不通或曾经到达过，则退回一步，在原来的位置上 继续试探下一位置。 每前进或后退一步，都要进行判断：若前进到了出 口处，则说明找到了一条通路；若退回到了入口处，则说明 不存在通路。 用一个字符类型的二维数组表示迷宫，数组中每个元素 取值“0”（表示通路）或“1”（表示墙壁）。迷宫的入口点在 位置（1，1）处，出口点在位置（m,m）处。这个算法，为 其寻找一条从入口点到出口点的通路。 */ #include<stdio.h> #include<iostream> #include<stdlib.h> #include<time.h> int main(void) { int m=1; while (m!=0) { #if 0 /* 数组不支持动态的定义 */ printf("输入m,使得为m*m的方阵迷宫(m>0 输入0 时退出:）\n"); scanf ("%d",&m); #endif m = 8; printf("迷宫矩阵的大小为:%d * %d\n", m, m); /*设定n*n的方阵迷宫*/ /*数组的形式表示八个方向*/ int move[8][2]={{0,1},{1,1},{1,0}, {1,-1},{0,-1},{-1,-1},{-1, 0},{-1, 1}}; /*用结构体表示位置*/ struct position { int x; int y; }; /*用于记录和输出迷宫探路中相关符号，包括1 .*/ char maze[10][10]; /*用栈来存储探路过程中的数据*/ position stack[64+1]; int top;/*栈顶*/ int i,x,y,ok; position p; /*二维数组的第0行、第m+1行、第0列、第m+1列元素全 置成"1"，表示迷宫的边界；第1行第1列元素和第m行第m列 元素置成"0"，表示迷宫的入口和出口；其余元素值用随机 函数产生。*/ srand(time(0)); /* 产生一个随机种子 */ for(x=1;x<=m;x++) for(y=1;y<=m;y++) maze[x][y]=48+rand()%2; maze[1][1]='0';maze[m][m]='0'; /* 入口 */ for(x=0;x<=m+1;x++) { maze[x][0]='1';maze[x][m+1]='1'; /* 边界 */ } for(y=0;y<=m+1;y++) { maze[0][y]='1';maze[m+1][y]='1'; /* 边界 */ } p.x=1;p.y=1; top=1;stack[top]=p; maze[1][1]='.'; /*开始探路 走迷宫的过程可以模拟为一个搜索的过程：每到一 处，总让它按东、东南、南、西南、西、西北、北、东北 个方向顺序试探下一个位置；如果某方向可以通过，并且不 曾到达，则前进一步，在新位置上继续进行搜索；如果个 方向都走不通或曾经到达过，则退回一步，在原来的位置上 继续试探下一位置。 每前进或后退一步，都要进行判断：若前进到了出 口处，则说明找到了一条通路；若退回到了入口处，则说明 不存在通路。*/ do{ p=stack[top]; ok=0;i=0; while((ok==0)&&(i<8)) { x=p.x+move[i][0]; y=p.y+move[i][1]; if(maze[x][y]=='0') { p.x=x;p.y=y; stack[++top]=p; maze[x][y]='.'; ok=1; } i++; } if(i==8) { maze[p.x][p.y]='*'; top--; } } while((top>0)&&((p.x!=m)||(p.y!=m))); /*输出探路结果*/ if(top==0) { printf("没有路径\n"); } else { printf("有路径\n"); } /*输出探路迷宫留下的踪迹*/ #if 0 for(x=1;x<=m;x++) { printf("\n"); for(y=1;y<=m;y++) printf("%c ",maze[x][y]); } #else /*输出整个迷宫*/ for(x=0; x <= m + 1; x++) { printf("\n"); for(y=0;y<=m+1;y++) printf("%c ",maze[x][y]); } #endif printf("\n"); system("pause"); } return 0; }

四．调试分析：

测试数据和结果：

有路径的情况，

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