数据结构专业课程设计方案报告迷宫求解.doc

数据结构课程设计汇报

------迷宫问题求解

学号：
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 2
 二、数据结构  2
1. 数据结构设计考虑  2
2. 逻辑结构存放结构  2
 三、算法设计  3
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、参考文件  10
八、源代码 10

一、需求分析
本课程设计是处理迷宫求解问题，从入口出发，顺某一方向向前探索，若能走通，则继续往前走；不然沿原路退回，换一个方向再继续探索，直至全部可能通路全部探索到为止。为了确保在任何位置上全部能沿原路退回，显然需要用一个后进先出结构来保留从入口到目前位置路径。所以，在求迷宫通路算法中要应用“栈”思想假设“目前位置”指是“在搜索过程中某一时刻所在图中某个方块位置”，则求迷宫中一条路径算法基础思想是：若目前位置“可通”，则纳入“目前路径”，并继续朝“下一位置”探索，即切换“下一位置”为“目前位置”，如此反复直至抵达出口；若目前位置“不可通”，则应顺着“来向”退回到“前一通道块”，然后朝着除“来向”之外其它方向继续探索；若该通道块四面4个方块均“不可通”，则应从“目前路径”上删除该通道块。所谓“下一位置”指是目前位置四面4个方向（上、下、左、右）上相邻方块。假设以栈统计“目前路径”，则栈顶中存放是“目前路径上最终一个通道块”。由此，“纳入路径”操作即为“目前位置入栈”；“从目前路径上删除前一通道块”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路径（0表示通道，1表示墙壁）；
 2) 创建一个栈，用来存放“目前路径”，即“在搜索过程中某一时刻所在图中某个方块位置”。 
2. 逻辑结构存放结构 
1) 创建一个Int类型二维数组int maze[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：    
typedef struct//迷宫内部设置
{
int shu[16][16];
int row;
int col;
}Maze;  
 发明一个链栈
struct node
{
int row;
int col;
struct node *next;
};
 三、算法设计 
首先，创建数组大小，此数组大小要求用户自己输入。具体算法： 
printf("输入迷宫形状!\n");
scanf("%d%d",&x,&y);
Maze m;
CreatInit(&m,x,y);
函数：
void CreatInit(Maze *m,int x,int y)//创建迷宫
{

printf("please input number:\n");
int i,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0和1分别是表示通路和障碍，定义数组其实就是迷宫设计图 
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");
}

最终，迷宫寻路，在寻路时候，我们应从输入入口位置进入迷宫，当迷宫入口处有障碍或出口被堵，再或没有通路时整个程序结束，并输出迷宫无解提醒。假如迷宫求解过程中没有出现无解情况，那么在求解过程中，会输出迷宫通路路径，而且输出坐标值，让使用者更清楚路径走法。在寻途经程中，每走过一个格，那个格得悉就会被赋值为-1，用来标识此处已走过，免去了来往返回重走，以免出现死循环，这么程序就能从入口进入到迷宫当中。假如在迷宫当中没有通路话，能够结束循环输出“迷宫无解！”，则当迷宫假如出现有解时，就会输出路径。这么就简单实现了，有解无解输出。从而实现了要求程序！代码以下： 
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();

}
}
else
printf("No Answer !!!");
其中要寻求全部通路，在这里则使用了一个while循环，这么能够找到全部通路。

图解分析：
整体步骤图：

迷宫内部操作步骤图：

四、调试分析 
第一个问题，在刚开始调试过程中，我们碰到了，无法判定走过旅程，从而出现了死循环，造成程序不能正常进行，不过经过我们讨论，我们想出用标识方法来处理，也就是让走过旅程全给标示了，这么就不会再走反复路。 
第二个问题，就是性用菜单来实现操作，那样程序操作性就会更强，所以我们就要把全部方法，给写成一个个函数来调用，这么就碰到了参量传输问题，不过经过我们参考和从书本上实例，我们慢慢地更深了解到了参量传输应用，那么这个问题也就迎刃而解了。以后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 
   经过此次课程设计，是我对于数据结构有了更深了解，更新认识。数据结构是一门关键课程，只有数据结构学得扎实了，才能对于计算机有更深应用，所以学好数据结构是很关键。经过两周上机设计，我实现了简单迷宫求解，能够简单实现求解过程。不过还存在着不足之处，本程序不能循环实施，只能实施一次。有待改善！
 七、参考文件 
 1、《 数据结构(c语言版) 》严蔚敏  清华大学出版社 
2、《 数据结构试验教程 》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语言和数据结构 》王立柱 清华大学出版社 
6、《 数据结构(C语言篇)习题和解析》 李春保 清华大学出版社。
八、源代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct//迷宫内部设置
{
int shu[16][16];
int row;
int col;
}Maze;

struct node
{
int row;
int col;
struct node *next;
};

struct node *p;

void push(int x1,int y1)
{
struct node *a;
a=(struct node *)malloc(sizeof(struct node));
a->row=x1;
a->col=y1;
a->next=p;
p=a;
}

void pop(void)
{
struct node *q;
q=p;
p=p->next;
free(q);
}

void CreatInit(Maze *m,int x,int y)//创建迷宫
{

printf("please input number:\n");
int i,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;
}

void menu()
{
printf("\n*************************\n");
printf(" 欢迎进入迷宫\n");
printf(" 1、进入迷宫\n");
printf(" 2、退出\n");
}

int main(void)
{
int t;
int x,y;
int x1,y1;
int x2,y2;
int i,j;
while(1)
{
menu();
printf("请选择:");
scanf("%d",&t);
if(t == 2)
break;
printf("输入迷宫形状!\n");
scanf("%d%d",&x,&y);
Maze m;
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("输入出口位置:");
scanf("%d%d",&x2,&y2);
p=(struct node *)malloc(sizeof(struct node));
p->row=0;
p->col=0;
p->next=NULL;
push(x1,y1);
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();

}
}
else
printf("No Answer !!!");
}
return 0;
}