迷宫问题实验报告c++编写附源代码.docx
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迷宫问题实验报告c++编写附源代码
迷宫问题实验报告
级班年月日姓名学号_
1.实验题目
以一个mXn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。
2.需求分析
本程序使用VC编写,实现设定迷宫或自动生成迷宫长方阵表的功能,并且求出一条从指定入口到指定出口的通路,或得出没有通路的结论。
①输入的形式和输入值的范围:
A.输入指定的数字,以此选择迷宫的创建方式,分为手动创建迷宫和自动创建迷宫
B.输入迷宫阵表的行数和列数,行数和列数不超过40行
C.手动创建迷宫时,需要输入迷宫结点的通畅和障碍情况,0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。
②输出的形式:
输出没有通路的结论,或者输出一个长方阵表,其中路径的每个结点都输出→、↓、←、↑之一,表示从当前结点到下一个结点的方向。
③程序所能达到的功能:
实现设定迷宫或自动生成迷宫长方阵表的功能,并且求出一条从指定入口到指定出口的通路(迷宫的入口指定为坐标为(1,1)的结点,迷宫的出口指定为坐标为(迷宫最大行,迷宫最大列)的结点),或得出没有通路的结论。
④测试数据:
输入数据:
A.出现选择生成迷宫方式的菜单时,输入1(即手动输入数据,生成迷宫);
B.输入迷宫的行数和列数,行数输入3,列数输入3;
C.输入每个迷宫结点的信息:
001
100
100
输出结果:
→↓1
1→↓
100
3.概要设计
1)为了实现上述程序功能,需要定义迷宫的抽象数据类型:
typedefstruct//定义迷宫结构体
{
intmaze_array[maxsize][maxsize];//二维数组存放迷宫每个点是通畅或阻隔的信息
intmax_x,max_y;//迷宫的行数和和列数
}
2)定义迷宫中点的指针的结构体
typedefstructpoint
{
intvex_x,vex_y;//结点的横纵坐标(横坐标为行号,纵坐标为列号)
structpoint*ahead;//在链栈中,指向前一个结点的指针
intdirection;//从当前结点走至下一个结点的方向
};
基本操作:
A.Mazecreat_manual()
初始条件:
无
操作结果:
手动创建一个迷宫。
B.Mazecreat_automatic()
初始条件:
无
操作结果:
自动创建一个迷宫。
C.intfound(intx,inty,Point*head)
初始条件:
存在一个存放结点的链栈
操作结果:
查找栈中是否有head指针内所含的坐标;若含,则返回1,否则返回0。
D.Point*find_road(Mazea)
初始条件:
存在一个迷宫
操作结果:
返回一条通路或者NULL
E.voiddisplay(Point*po,Mazea)
初始条件:
存在一个迷宫
操作结果:
输出结果。
程序包含6个函数:
主函数main()
手动创建一个迷宫Mazecreat_manual();
自动创建一个迷宫Mazecreat_automatic();
查找栈中是否有head指针内所含的坐标intfound(intx,inty,Point*head);
迷宫寻路函数Point*find_road(Mazea);
显示迷宫信息函数voiddisplay(Point*po,Mazea);
各函数间关系如下:
4.详细设计
1)定义迷宫结构体
typedefstruct
{
intmaze_array[maxsize][maxsize];
//二维数组存放迷宫每个点是通畅或阻隔的信息
intmax_x,max_y;//迷宫的行数和和列数
}Maze;
2)定义迷宫中点的指针的结构体
typedefstructpoint
{
intvex_x,vex_y;//结点的横纵坐标(横坐标为行号,纵坐标为列号)
structpoint*ahead;//在链栈中,指向前一个结点的指针
intdirection;//从当前结点走至下一个结点的方向
}Point;
迷宫的基本操作如下
3)Mazecreat_manual()//手动创建迷宫
{
输入迷宫的行数和列数;
依次输入各点的值;
}
4)Mazecreat_automatic()//自动创建迷宫
{
输入迷宫的行数和列数;
随机产生各点的值;
入口结点和出口结点赋值为0;
打印迷宫;
}
5)intfound(intx,inty,Point*head)
{
查找栈中是否有head指针内所含的坐标
若含,则返回1;
否则返回0
}
6)Point*find_road(Mazea)//迷宫寻路函数,返回一条通路或者NULL
{intj,find,x,y;
do
{while(方向j<4)
{find=0;
switch(j)//1234分别表示东南西北
{case1:
if(纵坐标加1后在迷宫内,且当前结点为0,且当前结点没有在栈中出现)
{
当前结点进栈;
把方向j赋予当前结点方向;
find=1;
}break;
case2:
if(横坐标加1后在迷宫内,且当前结点为0,且当前结点没有在栈中出现)
{当前结点进栈;
把方向j赋予当前结点方向;
find=1;
}break;
case3:
if(纵坐标减1后在迷宫内,且当前结点为0,且当前结点没有在栈中出现)
{
当前结点进栈;
把方向j赋予当前结点方向;
find=1;
}break;
case4:
if(横标减1后在迷宫内,且当前结点为0,且当前结点没有在栈中出现)
{当前结点进栈;
把方向j赋予当前结点方向;
find=1;
}break;
}
if(find==1)
{j++;break;}
else方向加1,即换方向;
}
if(j>4)
{if(栈顶前一个结点不为空)
{当前结点出栈且方向加1}
elsereturnNULL;
}
}while(当前结点不是出口)
returntop;
7)voiddisplay(Point*po,Mazea)//输出结果
{
inti,j,top=0;
Point*stack[maxsize];
if(指针==NULL)
cout<<"没有找到迷宫通路!
"< else { while(指针! =NULL)//通过一个栈将链栈逆序 { stack[top++]=指针; po指针指向前一个结点; } cout<<"迷宫通道如下: "< while(top>1)将栈中的通路所含结点的方向值加10 { top--; a.maze_array[当前新栈中所存的行坐标][当前新栈中所存的列坐标]=新栈中当前结点到下一个结点的方向+10; //11、12、13、14分别为东、南、西、北 } for(i=1;i<=行最大值;i++)//打印迷宫 { for(j=1;j<=列最大值;j++) { if(结点值<=1) cout<<结点值<<""; else//根据结点内所存储的方向值,对应输出四个方向的箭头之一,指示从该结点到下一个结点的方向 { switch(结点值) { case东: 输出->;break; case南: 输出↓;break; case西: 输出<-;break; case北: 输出↑;break;}}}}} 5.调试分析 通过本试验我对链栈有了更深入的了解。 在编写程序的过程中,我们更容易发现问题所在,对算法有更深会的理解。 判断方向的转变使其不会重复走过的路经,这个比较麻烦,当时也不知道如何不让迷宫走“回头路”,只能是查资料,和同学讨论,最终找到了解决办法。 6.使用说明 程序名为: 迷宫.exe,运行环境为DOS。 程序执行后显示 请选择手动或自动生成迷宫 1.手动生成迷宫 2.自动生成迷宫 输入数字选择执行不同的功能。 输入1,使用手动生成迷宫功能; 输入2,使用自动生成迷宫功能; 输入其他数字,则提示输入错误,需要重新输入数字选择功能,直至输入的数字为1或2为止。 输入其他数字后,输出的画面如下: 您输入的数值有误,请重新输入 请选择手动或自动生成迷宫 1.手动生成迷宫 2.自动生成迷宫 输入1后,接着输入迷宫的行数和列数,最后出现如下画面 此时请依次输入每个结点的值,其中入口和出口必须输入0: 接着程序会输出迷宫通路或者是没有通路的信息 使用自动创建迷宫功能时,只需输入行数和列数,接着程序会输出迷宫通路或者是没有通路的信息 7.测试结果 1)5X5迷宫,没路的情况,输入和输出如下所示: 2)5X5迷宫,有通路情况,输入和输出如下所示: 3)4X3迷宫,没路情况,输入和输出如下所示: 4)4X3迷宫,有路情况,输入和输出如下所示: 源代码如下: #include usingnamespacestd; #include #include #definemaxsize20 typedefstruct//定义迷宫结构体 { intmaze_array[maxsize][maxsize];//二维数组存放迷宫每个点是通畅或阻隔的信息 intmax_x,max_y;//迷宫的行数和和列数 }Maze; typedefstructpoint//定义迷宫中点的指针的结构体 { intvex_x,vex_y;//结点的横纵坐标(横坐标为行号,纵坐标为列号) structpoint*ahead;//在链栈中,指向前一个结点的指针 intdirection;//从当前结点走至下一个结点的方向 }Point; Mazecreat_manual()//手动创建迷宫 { inti,j; Mazetemp; cout<<"请输入迷宫的行数: "; cin>>temp.max_x; cout<<"请输入迷宫的列数: "; cin>>temp.max_y; cout<<"迷宫的入口和出口已经指定;"< cout<<"迷宫的入口结点坐标为(1,1),输入该结点的值时,请输入0。 "< cout<<"迷宫的出口结点坐标为"<<"("< "< cout<<"结点值为0表示通畅,值为1表示阻隔"< for(i=1;i<=temp.max_x;i++) { cout<<"请输入迷宫第"< "; for(j=1;j<=temp.max_y;j++) cin>>temp.maze_array[i][j]; } cout< returntemp; } Mazecreat_automatic()//自动创建迷宫 { inti,j; Mazetemp; cout<<"请输入迷宫的行数: "; cin>>temp.max_x; cout<<"请输入迷宫的列数: "; cin>>temp.max_y; unsignedintt; t=time(NULL)%1000; srand(t);//产生随机数种子 for(i=1;i<=temp.max_x;i++) { for(j=1;j<=temp.max_y;j++) { temp.maze_array[i][j]=rand()%2; } } temp.maze_array[1][1]=0;//迷宫入口置值为0 temp.maze_array[temp.max_x][temp.max_x]=0;//迷宫出口置值为0,否则程序不能正常运行 for(i=1;i<=temp.max_x;i++)//打印迷宫 { for(j=1;j<=temp.max_y;j++) { cout< } cout< } cout< returntemp; } intfound(intx,inty,Point*head)//查找栈中是否有head指针内所含的坐标;若含,则返回1,否则返回0 { Point*p=head; while(p! =NULL) { if(x==p->vex_x&&y==p->vex_y) return1; p=p->ahead; } return0; } Point*find_road(Mazea)//迷宫寻路函数,返回一条通路或者NULL { Point*top,*p;//top为栈的栈顶指针 intj,find,x,y; p=(Point*)malloc(sizeof(Point)); p->ahead=NULL; p->vex_x=1;p->vex_y=1; top=p; j=1;//j为方向,1、2、3、4分别为东、南、西、北 do { while(j<=4) { find=0;//find判断是否为符合条件的结点,若有为1,没有为0 x=p->vex_x; y=p->vex_y; switch(j) { case1: if(y+1<=a.max_x&&! a.maze_array[x][y+1]&&! found(x,y+1,top)) //若纵坐标加1后,在迷宫范围内;且该结点为0;且该结点没有在链栈中出现,则当前结点加入链栈 { p=(Point*)malloc(sizeof(Point)); p->vex_x=x;p->vex_y=y+1; p->ahead=top; top->direction=j;//从上一结点至该结点的方向,存放在上一结点的结点指针内 top=p; find=1; }break; case2: if(x+1<=a.max_x&&! a.maze_array[x+1][y]&&! found(x+1,y,top)) { p=(Point*)malloc(sizeof(Point)); p->vex_x=x+1;p->vex_y=y; p->ahead=top; top->direction=j; top=p; find=1; }break; case3: if(y-1>=1&&! a.maze_array[x][y-1]&&! found(x,y-1,top)) { p=(Point*)malloc(sizeof(Point)); p->vex_x=x;p->vex_y=y-1; p->ahead=top; top->direction=j; top=p; find=1; }break; case4: if(x-1<=1&&! a.maze_array[x-1][y]&&! found(x-1,y,top)) { p=(Point*)malloc(sizeof(Point)); p->vex_x=x-1;p->vex_y=y;p->ahead=top; top->direction=j; top=p; find=1; }break; } if(find==1)//若找到符合条件的结点,则j赋值为1,然后退出内层while循环 { j=1; break; } else j++;//若没有,j加1 } if(j>4)//4个方向都找不到符合条件的结点时 { if(top->ahead! =NULL)//若top不为空,则出栈,上一个结点的方向j加1 { p=p->ahead; top=p;//使栈顶结点指向前一个节点,原节点删除 j=top->direction+1; top->direction=j; } else returnNULL;//若top为空,则返回NULL } }while(top->vex_x! =a.max_x||top->vex_y! =a.max_y);//若果当前结点不是出口,则继续进行do-while循环 returntop; } voiddisplay(Point*po,Mazea)//输出结果 { inti,j,top=0; Point*stack[maxsize]; if(po==NULL) cout<<"没有找到迷宫通路! "< else { while(po! =NULL)//通过一个栈将链栈逆序 { stack[top++]=po; po=po->ahead; } cout<<"迷宫通道如下: "< while(top>1)//出口结点值为0,无方向,不需要把方向赋值给该结点 { top--; a.maze_array[stack[top]->vex_x][stack[top]->vex_y]=stack[top]->direction+10; //把迷宫通路走的方向赋值给迷宫中相应的结点 //11、12、13、14分别为东、南、西、北 } for(i=1;i<=a.max_x;i++)//打印迷宫 { for(j=1;j<=a.max_y;j++) { if(a.maze_array[i][j]<=1) cout< else//根据结点内所存储的方向值,对应输出四个方向的箭头之一,指示从该结点到下一个结点的方向 { switch(a.maze_array[i][j]) { case11: printf("%c",26);//输出-> break; case12: printf("%c",25);//输出向下的箭头 break; case13: printf("%c",27);//输出<- break; case14: printf("%c",24);//输出向上的箭头 break; } } } cout< } cout< } } voidmain() { Mazea; Point*po; intselection; cout<<"请选择手动或自动生成迷宫"< cout<<"1.手动生成迷宫"< cout<<"2.自动生成迷宫"< cin>>selection; while(selection! =1&&selection! =2) { cout<<"您输入的数值有误,请重新输入"< cout<<"请选择手动或自动生成迷宫"< cout<<"1.手动生成迷宫"< cout<<"2.自动生成迷宫"< cin>>selection; } if(selection==1) a=creat_manual(); else a=creat_automatic(); po=find_road(a); display(po,a); getchar(); getchar(); }
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