数据结构课程设计报告-迷宫求解(递归与非递归).doc

1、数据结构课程设计迷宫求解 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 迷宫求解1、 问题描述输入一个任意大小的迷宫数据，用递归和非递归两种方法求出一条走出迷宫的路径，并将路径输出。2、 设计思路从入口出发，按某一方向向前探索，若能走通并且未走过，即某处可以到达，则到达新点，否则试探下一个方向；若所有的方向均没有通路，则沿原路返回前一点，换下一个方向再继续试探，直到找到一条通路，或无路可走又返回入口点。在求解过程中，为了保证在到达某一点后不能向前继续行走（无路）时，能正确返回前一点以便继续从下一个方向向前试探，则需要用一个栈（递归不需要）保存所能够到达的每一点的下标及从该点前进的方向。设迷宫为m行n列，

2、利用mazemn来表示一个迷宫，mazeij=0或1；其中：0表示通路，1表示不通，当从某点向下试探时，中间点有四个方向可以试探，而四个角点有两个方向，其他边缘点有三个方向，为使问题简单化，用mazem+2n+2来表示迷宫，而迷宫的四周的值全部为1，这样做使问题简单了，每个点的试探方向全部为4，不用再判断当前点的试探方向有几个。3、 数据结构设计在上述表示迷宫的情况下，每个点有4个方向去试探，如当前点的坐标（x，y），与其相邻的4个点的坐标都可根据与该点的相邻方位而得到。因为出口在（m，n），因此试探顺序规定为：从当前位置向前试探的方向为从正东沿顺时针方向进行。为了简化问题，方便求出新点的坐标

3、，将从正东开始沿顺时针进行的4个方向的坐标增量放在一个结构数组move4中，在move数组中，每个元素有两个域组成，x为横坐标增量，y为纵坐标增量。这样对move设计会很方便地求出从某点（x，y）按某一方向v(0=v=3)到达的新点（i，j）的坐标：i=x+movev.x;j=y+movev.y;当到达了某点而无路可走时需返回前一点，再从前一点开始向下一个方向继续试探。因此，压入栈中的不仅是顺序到达的各点的坐标，而且还要有从前一点到达本点的方向。栈中元素是一个由行、列、方向组成。具体结构定义如下：#define m 3#define n 3typedef structint x,y; item

4、; /*路线移动的方向坐标,x为横向,y纵向*/item move4;（递归只需定义到这里）typedef structint x,y,d;Datatype; /*路线移动的方向坐标，x为横坐标，y为总坐标*/typedef structDatatype dataMAXSIZE; /*存储路线移动的方向坐标*/int top;SeqStack,*PSeqStack;4、 功能函数设计迷宫栈的实现函数mazepath()迷宫递归的实现函数path()为了防止重复达到某点，以避免发生死循环，每次达到了某点(i,j)后，改变mazeij的值，迷宫栈的实现直接置-1，算法结束前恢复原迷宫；而迷宫递归是

5、将当前值置为已走的步骤，这样输出时对走过的路更显而易见。（1） 栈的函数设计：栈的初始化函数 Init_SeqStack() 判栈空 Empty_SeqStack()入栈函数 Push_SeqStack()出栈函数 Pop_SeqStack()取栈顶函数 GetTop_SeqStack() 销毁栈 Destroy_SeqStack()5、 程序代码迷宫栈：#include#include#define MAXSIZE 100#define m 3 #define n 3 /*定义迷宫的行数和列数，可更改*/typedef structint x,y;item;item move4; /*路线移

6、动的方向坐标*/typedef structint x,y,d;Datatype; /*横纵坐标及方向*/typedef structDatatype dataMAXSIZE;int top;SeqStack,*PSeqStack; /*定义栈*/PSeqStack Init_SeqStack(void) /*初始化栈*/PSeqStack S;S=(PSeqStack)malloc(sizeof(SeqStack);if(S)S-top=-1;return S;int Empty_SeqStack(PSeqStack S) /*判栈空*/if(S-top=-1)return 1;elsere

7、turn 0;int Push_SeqStack(PSeqStack S,Datatype x) /*入栈*/if(S-top=MAXSIZE-1)return 0;elseS-top+;S-dataS-top=x;return 1;int Pop_SeqStack(PSeqStack S,Datatype *x) /*出栈*/if(Empty_SeqStack(S)return 0;else*x=S-dataS-top;S-top-;return 1;void Destroy_SeqStack(PSeqStack *S) /*毁栈*/if(*S)free(*S);*S=NULL;return

8、;int mazepath(int mazen+2,item move4,int x0,int y0) /*迷宫功能实现函数*/*求迷宫路径，入口参数：迷宫数组，下标移动的增量数组，开始点（x0，y0），0（m,n）是终点，返回值：1表示求出路径，0表示无路径*/PSeqStack S;Datatype temp;int x,y,d,i,j;temp.x=x0;temp.y=y0;temp.d=-1;S=Init_SeqStack(); /*初始化栈*/if(!S)printf(栈初始化失败);return 0;Push_SeqStack(S,temp);while(!Empty_SeqSta

9、ck(S)Pop_SeqStack(S,&temp);x=temp.x;y=temp.y;d=temp.d+1;while(d4) /*存在剩余方向可以搜索*/i=x+moved.x;j=y+moved.y;if(mazeij=0) /*此方向可以走*/temp.x=x;temp.y=y;temp.d=d;mazexy=-1;Push_SeqStack(S,temp); /*点（x，y）可以走，用栈保存可以走的路径*/x=i;y=j;if(x=m&y=n) /*迷宫有路*/while(!Empty_SeqStack(S)Pop_SeqStack(S,&temp);printf(%d,%d)-,

10、temp.x,temp.y); /*打印可以走的路径*/Destroy_SeqStack(&S); /*销毁栈*/return 1;else d=0; /*方向复位，从第一个方向开始试探*/else d+; /*试探下一个方向*/ /*while(d4)*/ /*while*/Destroy_SeqStack(&S); /*销毁栈*/printf(迷宫无路径n); return 0; /*迷宫无路*/void main()item move4;int mazem+2n+2;int i,j;for(i=0;im+2;i+) /*输入迷宫，四周为1*/for(j=0;jn+2;j+)scanf(%

11、d,&mazeij);move0.x=1;move0.y=0;move1.x=0;move1.y=1;move2.x=-1;move2.y=0;move3.x=0;move3.y=-1; /*给方向坐标赋值*/mazepath(maze,move,1,1);getch();迷宫递归:#include#include#define m 3#define n 3typedef structint x,y;item;item move4;int path(int mazen+2,item move,int x,int y,int step)/*求迷宫路径，入口参数：迷宫数组，下标移动的增量数组，开始

12、点（x，y），以及开始点对应的步数step，（m,n）是终点，返回值：1表示求出路径，0表示无路径*/int i;step+;mazexy=step;if(x=m&y=n)return 1; /*起始位置是出口，找到路径，结束*/for(i=0;i4;i+)if(mazex+movei.xy+movei.y=0)if(path(maze,move,x+movei.x,y+movei.y,step)return 1; /*下一个是出口，则返回*/step-;mazexy=0;return 0;void main()item move4;int mazem+2n+2;int i,j;for(i=0

13、;im+2;i+)for(j=0;jn+2;j+)scanf(%d,&mazeij);printf(n);move0.x=1;move0.y=0;move1.x=0;move1.y=1;move2.x=-1;move2.y=0;move3.x=0;move3.y=-1;if(path(maze,move,1,1,1)for(i=0;im+2;i+)for(j=0;jn+2;j+)printf(%d ,mazeij);printf(n); /*输出有路迷宫的路线*/else printf(“迷宫无路径n”);getch();6、 运行与测试迷宫栈（无路径）：有路径：迷宫递归（无路径）：有路径：7、 设计心得迷宫这个问题也是老师经常讲的例子，是加深对栈运用的好程序。这个程序又加了个递归的算法，相同的程序不同的算法。我结合老师提过的思想与教材上的例子，很顺利的完成了这个程序。其实在写完这个程序后，我又想到了马的遍历，这两个程序的设计思想极其相似，所以我很快又写出马的遍历栈与递归的算法，并且运行成功。至此，三个题目设计都完成了，每次上机都会遇到题目，这次也不例外，经过我的不懈努力，解决了部分，还有的现在不能解决，只能留着日后思考和解决了，例如简化代码，可视化调试。这次的程序设计也让我意识到，在编写之前，做整体的规划很重要，这才能让我们的编写效率更高。