C语言程序设计公共选修课作业.docx
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C语言程序设计公共选修课作业
公共素质选修课
C语言程序设计
题目:
迷宫求解
专业:
计算机科学与技术
班级:
10级2班
学号:
1008210149
姓名:
张章
目录
1.课程设计内容和要求2
1.1设计内容2
1.2设计要求:
3
2概要设计3
2.1设计的功能:
3
2.2迷宫路由流程图4
3详细设计5
4实验结果与分析9
4.1调试分析9
4.2测试结果9
4.3参考文献11
5小结11
附录:
12
源程序代码:
12
1.课程设计内容和要求
1.1设计内容:
迷宫问题是取自心理学的一个古典实验。
在该实验中,把一只老鼠从一个无顶大盒子的门放入,在盒子中设置了许多墙,对行进方向形成了多处阻挡。
盒子仅有一个出口,在出口处放置一块奶酪,吸引老鼠在迷宫中寻找道路以到达出口。
对同一只老鼠重复进行上述实验,一直到老鼠从入口走到出口,而不走错一步。
老鼠经过多次试验最终学会走通迷宫的路线。
设计一个计算机程序对任意设定的矩形迷宫如下图A所示,求出一条从入口到出口的通路,或得出没有通路的结论。
图A
1.2设计要求:
要求设计程序输出如下:
(1)建立一个大小为m×n的任意迷宫(迷宫数据可由用户输入或由程序自动生成),并在屏幕上显示出来;
(2)找出一条通路的二元组(i,j)数据序列,(i,j)表示通路上某一点的坐标。
(3)用一种标志(如数字8)在迷宫中标出该条通路;
(4)在屏幕上输出迷宫和通路;
(5)上述功能可用菜单选择。
2概要设计
2.1设计的功能:
1.①构建一个二维数组maze[M+2][N+2]用于存储迷宫矩阵
②自动或手动生成迷宫,即为二维数组maze[M+2][N+2]赋值
③构建一个队列用于存储迷宫路径
④建立迷宫节点structpoint,用于存储迷宫中每个节点的访问情况
⑤实现搜索算法
⑥屏幕上显示操作菜单
2.本程序包含10个函数:
(1)主函数main()
(2)手动生成迷宫函数shoudong_maze()
(3)自动生成迷宫函数zidong_maze()
(4)将迷宫打印成图形print_maze()
(5)打印迷宫路径(若存在路径)result_maze()
(6)入队enqueue()
(7)出队dequeue()
(8)判断队列是否为空is_empty()
(9)访问节点visit()
(10)搜索迷宫路径mgpath()
2.2迷宫路由流程图
3详细设计
实现概要设计中定义的所有数据类型及操作的伪代码算法
1.节点类型和指针类型
迷宫矩阵类型:
intmaze[M+2][N+2];为方便操作使其为全局变量
迷宫中节点类型及队列类型:
structpoint{introw,col,predecessor}que[512]
2.迷宫的操作
(1)手动生成迷宫
voidshoudong_maze(intm,intn)
{定义i,j为循环变量
for(i<=m)
for(j<=n)
输入maze[i][j]的值
}
(2)自动生成迷宫
voidzidong_maze(intm,intn)
{定义i,j为循环变量
for(i<=m)
for(j<=n)
maze[i][j]=rand()%2//由于rand()产生的随机数是从0到RAND_MAX,RAND_MAX是定义在stdlib.h中的,其值至少为32767),要产生从X到Y的数,只需要这样写:
k=rand()%(Y-X+1)+X;
}
(3)打印迷宫图形
voidprint_maze(intm,intn)
{用i,j循环变量,将maze[i][j]输出□、■}
(4)打印迷宫路径
voidresult_maze(intm,intn)
{用i,j循环变量,将maze[i][j]输出□、■、☆}
(5)搜索迷宫路径
①迷宫中队列入队操作
voidenqueue(structpointp)
{将p放入队尾,tail++}
②迷宫中队列出队操作
structpointdequeue(structpointp)
{head++,返回que[head-1]}
③判断队列是否为空
intis_empty()
{返回head==tail的值,当队列为空时,返回0}
④访问迷宫矩阵中节点
voidvisit(introw,intcol,intmaze[41][41])
{建立新的队列节点visit_point,将其值分别赋为row,col,head-1,maze[row][col]=2,表示该节点以被访问过;调用enqueue(visit_point),将该节点入队}
⑤路径求解
voidmgpath(intmaze[41][41],intm,intn)
{先定义入口节点为structpointp={0,0,-1},从maze[0][0]开始访问。
如果入口处即为障碍,则此迷宫无解,返回0,程序结束。
否则访问入口节点,将入口节点标记为访问过maze[p.row][p.col]=2,调用函数enqueue(p)将该节点入队。
判断队列是否为空,当队列不为空时,则运行以下操作:
{调用dequeue()函数,将队头元素返回给p,
如果p.row==m-1且p.col==n-1,即到达出口节点,即找到了路径,结束
如果p.col+1 如果p.row+1 如果p.col-1>0且maze[p.row][p.col-1]==0,说明未到迷宫左边界,且其左方有通路,则visit(p.row,p.col-1,maze),将左方节点入队标记已访问 如果p.row-1>0且maze[p.row-1][p.col]==0,说明未到迷宫上边界,且其上方有通路,则visit(p.row,p.col+1,maze),将上方节点入队标记已访问 } 访问到出口(找到路径)即p.row==m-1且p.col==n-1,则逆序将路径标记为3即maze[p.row][p.col]==3; while(p.predecessor! =-1) {p=queue[p.predecessor];maze[p.row][p.col]==3;} 最后将路径图形打印出来。 3.菜单选择 while(cycle! =(-1)) ☆手动生成迷宫请按: 1 ☆自动生成迷宫请按: 2 ☆退出请按: 3 scanf("%d",&i); switch(i) {case1: 请输入行列数(如果超出预设范围则提示重新输入) shoudong_maze(m,n); print_maze(m,n); mgpath(maze,m,n); if(X! =0)result_maze(m,n); case2: 请输入行列数(如果超出预设范围则提示重新输入) zidong_maze(m,n); print_maze(m,n); mgpath(maze,m,n); if(X! =0)result_maze(m,n); case3: cycle=(-1);break; } 注: 具体源代码见附录 4实验结果与分析 4.1调试分析 在调试过程中,首先使用的是栈进行存储,但是产生的路径是多条或不是最短路径,所以通过算法比较,改用此算法 4.2测试结果 1.手动输入迷宫 2.自动生成迷宫 4.3参考文献 【1】严蔚敏吴伟民《数据结构(C语言版)》清华大学出版社,2009年9月 【2】谭浩强《C程序设计(第三版)》清华大学出版社2009年1月 5小结 通过这段时间的课程设计,本人对计算机的应用,数据结构的作用以及C语言的使用都有了更深的了解。 尤其是C语言的进步让我深刻的感受到任何所学的知识都需要实践,没有实践就无法真正理解这些知识以及掌握它们,使其成为自己的财富。 在理论学习和上机实践的各个环节中,通过自主学习和请教老师,我收获了不少。 当然也遇到不少的问题,也正是因为这些问题引发的思考给我带了收获。 从当初不喜欢上机写程序到现在能主动写程序,从当初拿着程序不只如何下手到现在知道如何分析问题,如何用专业知识解决实际问题的转变,我发现无论是专业知识还是动手能力,自己都有很大程度的提高。 在这段时间里,我对for、while等的循环函数用法更加熟悉,逐渐形成了较好的编程习惯。 在老师的指导帮助下,同学们课余时间的讨论中,这些问题都一一得到了解决。 在程序的调试能力上,无形中得到了许多的提高。 例如: 头文件的使用,变量和数组的范围问题,定义变量时出现的问题等等。 在实际的上机操作过程中,不仅是让我们了解数据结构的理论知识,更重要的是培养解决实际问题的能力,所以相信通过此次实习可以提高我们分析设计能力和编程能力,为后续课程的学习及实践打下良好的基础。 在这次短短的课程实践里,我们得到了侯瑞莲老师的关心和帮助。 她给了我们很多的信息,与我们一起探讨问题,询问我们遇到了哪些问题并耐心给予指导。 当我们遇到技术上难以解决的问题时,她就会指导我们解决问题,她把自己多年来积累的经验教授给我们,使我们顺利地完成了课程实践任务。 时间过得真快,大学生活不知不觉就走过了一年,一年的大学学习和课程实践阶段的提高,使我们本身知识得到提高的同时,也增强了我们对未来工作的信心,我们相信自己未来三年的学习更使我们有能力胜任将来的工作。 附录: 源程序代码: #include"stdlib.h" #include"stdio.h" #defineN39 #defineM39 intX; intmaze[N+2][M+2]; structpoint{ introw,col,predecessor; }queue[512]; inthead=0,tail=0; voidshoudong_maze(intm,intn){ inti,j; printf("\n\n"); printf("请按行输入迷宫,0表示通路,1表示障碍: \n\n"); for(i=0;i for(j=0;j scanf("%d",&maze[i][j]); } voidzidong_maze(intm,intn){ inti,j; printf("\n迷宫生成中……\n\n"); system("pause"); for(i=0;i for(j=0;j maze[i][j]=rand()%2; //由于rand()产生的随机数是从0到RAND_MAX //RAND_MAX是定义在stdlib.h中的,其值至少为32767) //要产生从X到Y的数,只需要这样写: k=rand()%(Y-X+1)+X; } voidprint_maze(intm,intn){ inti,j; printf("\n迷宫生成结果如下: \n\n"); printf("迷宫入口\n"); printf("↓"); for(i=0;i {printf("\n"); for(j=0;j {if(maze[i][j]==0)printf("□"); if(maze[i][j]==1)printf("■");} } printf("→迷宫出口\n"); } voidresult_maze(intm,intn){ inti,j; printf("迷宫通路(用☆表示)如下所示: \n\t"); for(i=0;i {printf("\n"); for(j=0;j {if(maze[i][j]==0||maze[i][j]==2)printf("□"); if(maze[i][j]==1)printf("■"); if(maze[i][j]==3)printf("☆"); } } } voidenqueue(structpointp){ queue[tail]=p; tail++; } structpointdequeue(){ head++; returnqueue[head-1]; } intis_empty(){ returnhead==tail; } voidvisit(introw,intcol,intmaze[41][41]){ structpointvisit_point={row,col,head-1}; maze[row][col]=2; enqueue(visit_point); } intmgpath(intmaze[41][41],intm,intn){ X=1; structpointp={0,0,-1}; if(maze[p.row][p.col]==1) {printf("\n===============================================\n"); printf("此迷宫无解\n\n");X=0;return0;} maze[p.row][p.col]=2; enqueue(p); while(! is_empty()) {p=dequeue(); if((p.row==m-1)&&(p.col==n-1))break; if((p.col+1 if((p.row+1 if((p.col-1>=0)&&(maze[p.row][p.col-1]==0))visit(p.row,p.col-1,maze); if((p.row-1>=0)&&(maze[p.row-1][p.col]==0))visit(p.row-1,p.col,maze); } if(p.row==m-1&&p.col==n-1) {printf("\n==================================================================\n"); printf("迷宫路径为: \n"); printf("(%d,%d)\n",p.row,p.col); maze[p.row][p.col]=3; while(p.predecessor! =-1) {p=queue[p.predecessor]; printf("(%d,%d)\n",p.row,p.col); maze[p.row][p.col]=3; } } else{printf("\n=============================================================\n"); printf("此迷宫无解! \n\n");X=0;} return0; } voidmain() {inti,m,n,cycle=0; while(cycle! =(-1)) { printf("********************************************************************************\n"); printf("欢迎进入迷宫求解系统\n"); printf("设计者: 马兆瑞(信息09-2班)\n"); printf("********************************************************************************\n"); printf("☆手动生成迷宫请按: 1\n"); printf("☆自动生成迷宫请按: 2\n"); printf("☆退出请按: 3\n\n"); printf("********************************************************************************\n"); printf("\n"); printf("请选择你的操作: \n"); scanf("%d",&i); switch(i) {case1: printf("\n请输入行数: ");scanf("%d",&m); printf("\n"); printf("请输入列数: ");scanf("%d",&n); while((m<=0||m>39)||(n<=0||n>39)) {printf("\n抱歉,你输入的行列数超出预设范围(0-39,0-39),请重新输入: \n\n"); printf("请输入行数: ");scanf("%d",&m); printf("\n"); printf("请输入列数: ");scanf("%d",&n); } shoudong_maze(m,n); print_maze(m,n); mgpath(maze,m,n); if(X! =0)result_maze(m,n); printf("\n\nPressEnterContiue! \n");getchar();while(getchar()! ='\n');break; case2: printf("\n请输入行数: ");scanf("%d",&m); printf("\n"); printf("请输入列数: ");scanf("%d",&n); while((m<=0||m>39)||(n<=0||n>39)) {printf("\n抱歉,你输入的行列数超出预设范围(0-39,0-39),请重新输入: \n\n"); printf("请输入行数: ");scanf("%d",&m); printf("\n"); printf("请输入列数: ");scanf("%d",&n); } zidong_maze(m,n); print_maze(m,n); mgpath(maze,m,n); if(X! =0)result_maze(m,n); printf("\n\nPressEnterContiue! \n");getchar();while(getchar()! ='\n');break; case3: cycle=(-1);break; default: printf("\n");printf("你的输入有误! \n"); printf("\nPressEnterContiue! \n");getchar();while(getchar()! ='\n');break; } } }
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- 语言程序设计 公共 选修课 作业