数据结构迷宫实验代码及完整实验报告doc.docx
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数据结构迷宫实验代码及完整实验报告doc
数据结构实验
实验三
栈和队列的应用
计算机科学与技术系0901班
组长:
辛志鹏
组员:
张发辉、田飞、
赵金桃
日期:
2011年4月21日
实验报告
2009级0901班2011年4月21日
实验类型:
综合设计型实验地点:
软件实验室三
组长:
辛志鹏(45) 组员:
张发辉(36),赵金桃(22),
田飞(32)
一 实验题目
栈和队列的应用
二 需求分析
本程序是利用非递归的方法求出一条走出迷宫的路径,并将路径输出。
首先由用户输入一组二维数组来组成迷宫,确认后程序自动运行,
1.当迷宫有完整路径可以通过时,以0和1所组成的迷宫形式输出,标记所走过的路径结束程序;
2.当迷宫无路径时,提示输入错误结束程序。
程序执行的命令:
1创建迷宫;2求解迷宫;3输出迷宫求解;
三 概要设计
本程序中采用的数据模型,用到的抽象数据类型的定义,程序的主要算法流程及各模块之间的层次调用关系
程序基本结构:
设定栈的抽象数据类型定义:
ADTStack{
数据对象:
D={|∈CharSet,i=1,2,3,…..,n,n>=0;}
数据关系:
R={< , >|,∈D,i=2,…,n}
设置迷宫的抽象类型
ADTmaze{
数据对象:
D={ai|ai∈‘’,‘@’,‘#’,‘1’,i=1,2,…,n,n>=0}
数据关系:
R={r,c}
r={
c=
结构体定义:
typedefstruct //迷宫中x行y列的位置
{ intx;
inty;
}PosType;
typedefstruct //栈类型
{ intord; //通道块在路径上的“序号”
PosTypeseat;//通道块在迷宫中的“坐标位置”
intdi; //从此通道块走向下一通道块的“方向”
}MazeType;
typedefstruct
{ MazeType*base;
MazeType*top;
intstacksize;
}MazeStack;
基本函数:
StatusInitStack(MazeStack&S)//新建一个栈
StatusPush(MazeStack&S,MazeType&e)//入栈
StatusPop(MazeStack&S,MazeType&e)//出栈
StatusStackEmpty(MazeStack&S)//判断是否为空
StatusMazePath(PosTypestart,PosTypeend)//迷宫路径求解
voidFootPrint(PosTypepos)
PosTypeNextPos(PosTypecurPos,int&i)
voidMakePrint(PosTypepos)
四 详细设计
1)入栈操作
StatusPush(MazeStack&S,MazeType&e) //入栈操作
{
if(S.top-S.base>=S.stacksize)
{
S.base=(MazeType*)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(MazeType));
if(!
S.base)
exit(OVERFLOW);
S.top=S.base+S.stacksize;
S.stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*S.top++=e;
returnOK;
}\\2009100145
2)出栈操作
StatusPop(MazeStack&S,MazeType&e)//出栈
{
if(S.top==S.base)
returnERROR;
e=*--S.top;
returnOK;
}\\2009100145
3)判断栈是否为空
StatusStackEmpty(MazeStack&S)//判断是否为空
{
if(S.base==S.top)
returnOK;
returnERROR;
}\\2009100145
4)迷宫路径求解
StatusMazePath(PosTypestart,PosTypeend)//迷宫路径求解
{
PosTypecurpos;
MazeStackS;
MazeTypee;
intcurstep;
InitStack(S);
curpos=start;//设定当前位置为入口位置
curstep=1;//探索第一步
cout<< "起点:
"<< "("< do { if(Pass(curpos))//当前位置可以通过,即是未曾走到的通道块 { FootPrint(curpos);//留下足迹 e.ord=curstep; e.seat=curpos; e.di=1; Push(S,e);//加入路径 if(curpos.x==end.x&&curpos.y==end.y) { cout<< "\n终点("<< e.seat.y<< ","<< e.seat.x<< ")"; returnTRUE;//到达终点(出口) } curpos=NextPos(curpos,e.di);//下一位置是当前位置的东邻 ++curstep;//探索下一步 } else//当前位置不能通过 { if(! StackEmpty(S)) { Pop(S,e); while(e.di==4&&! StackEmpty(S)) { MakePrint(e.seat);//留下不能通过的标记 Pop(S,e); cout<< "倒退到("<< e.seat.y<< ","<< e.seat.x<< ")"; } if(e.di< 4) { ++e.di;//换下一个方向探索 Push(S,e); curpos=NextPos(e.seat,e.di);//设定当前位置是该新方向上的相邻块 } } } }while(! StackEmpty(S)); returnFALSE; }\\2009100136 5)探索下一个位置 PosTypeNextPos(PosTypecurPos,int&i) { switch(i)//顺时针方向 { case1: ++curPos.x;//东 if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]! =2) break; --curPos.x; case2: i=2; ++curPos.y;//南 if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]! =2) break; --curPos.y; case3: i=3; --curPos.x;//西 if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]! =2) break; ++curPos.x; case4: i=4; --curPos.y;//北 if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]==2) { ++curPos.y; mazeMap[curPos.y][curPos.x]=0; } break; } returncurPos; }\\2009100132 6)标记走过的路径 voidFootPrint(PosTypepos) { mazeMap[pos.y][pos.x]=2;//将走过的路径设为2 }\\2009100132 7)标记作废路径 voidMakePrint(PosTypepos) { cout<< "\n("<< pos.y<< ","<< pos.x<< ")走不通,作废"; mazeMap[pos.y][pos.x]=0;//将走不通的块替换为墙壁 }\\2009100132 8)函数调用 intmain() { PosTypemazeStart,mazeEnd; mazeStart.x=1;//开始与结束点 mazeStart.y=1; mazeEnd.x=8; mazeEnd.y=8; cout<< "迷宫: "<< endl; for(inti=0;i< 10;++i) { for(intj=0;j< 10;++j) cout<< mazeMap[i][j]; cout<< endl; } cout<< endl<< endl; if(MazePath(mazeStart,mazeEnd)) cout<< "\n走通迷宫"<< endl; else cout<< "\n走不通迷宫"<< endl; system("PAUSE"); return0; }\\2009100122 五 调试分析 1、在编程序时迷宫的出入栈掌握的还好,可是编到迷宫方向的选择,与迷宫路径错误的情况时,不知道怎么处理,然后自己通过看书和网上查阅资料基本解决了问题。 2、在写代码的过程中,没有弄清使用指针与引用之后,结构体如何使用。 当使用指针的时候要使用‘.’,当使用引用或数的时候,要使用‘->’。 六 使用说明 首先由用户输入一组二维数组来组成迷宫,确认后程序自动运行, 1、当迷宫有完整路径可以通过时,以0和1所组成的迷宫形式输出,标记所走过的路径结束程序; 2、当迷宫无路径时,提示输入错误结束程序。 程序执行的命令: 1创建迷宫;2求解迷宫;3输出迷宫求解; 七 测试结果 八 实验总结 1.本次实验利用了关于栈的相关知识,入栈、出栈、判断栈满、增加存储空间等等,使学习到的知识能够很好的结合利用,在实际的操作中加强熟练程度。 2.对于没有掌握好的知识,应该及时的参考课本或者网络资源,使知识落实到实处,不留空白。 3.关于迷宫中行走方向的选择这一块需要重点的练习,函数的运用不够灵活。 九 模块分工 2009100145 辛志鹏 入栈、出栈和判断栈是否为空 2009100136 张发辉 迷宫路径求解 2009100122 赵金桃 调用函数 2009100132 田 飞 探索下一位置、标记走过和作废的路径 附完整代码: #defineOK1 #defineERROR0 #defineTRUE1 #defineFALSE0 #defineOVERFLOW-2 #defineSTACK_INIT_SIZE100 #defineSTACKINCREMENT10 typedefintStatus; typedefstruct//迷宫中x行y列的位置 { intx; inty; }PosType; typedefstruct//栈类型 { intord; //通道块在路径上的“序号” PosTypeseat;//通道块在迷宫中的“坐标位置” intdi; //从此通道块走向下一通道块的“方向”,//1: 东2: 北3: 西(顺时针) }MazeType; typedefstruct { MazeType*base; MazeType*top; intstacksize; }MazeStack; #include usingnamespacestd; StatusInitStack(MazeStack&S); StatusPush(MazeStack&S,MazeType&e); StatusPop(MazeStack&S,MazeType&e); StatusStackEmpty(MazeStack&S); StatusMazePath(PosTypestart,PosTypeend); StatusPass(PosType&pos); voidFootPrint(PosTypepos); PosTypeNextPos(PosTypecurPos,int&i); voidMakePrint(PosTypepos); //迷宫地图,0表示墙壁,1表示通路,入口: mazeMap[1][1],出口mazeMap[8][8] intmazeMap[10][10]= { //0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0},//0 {0,1,1,0,1,1,1,0,1,0},//1 {0,1,1,0,1,1,1,0,1,0},//2 {0,1,1,1,1,0,0,1,1,0},//3 {0,1,0,0,0,1,1,1,1,0},//4 {0,1,1,1,0,1,1,1,1,0},//5 {0,1,0,1,1,1,0,1,1,0},//6 {0,1,0,0,0,1,0,0,1,0},//7 {0,0,1,1,1,1,1,1,1,0},//8 {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0} //9 }; intmain() { PosTypemazeStart,mazeEnd; mazeStart.x=1;//开始与结束点 mazeStart.y=1; mazeEnd.x=8; mazeEnd.y=8; cout<< "迷宫: "<< endl; for(inti=0;i< 10;++i) { for(intj=0;j< 10;++j) cout<< mazeMap[i][j]; cout<< endl; } cout<< endl<< endl; if(MazePath(mazeStart,mazeEnd)) cout<< "\n走通迷宫"<< endl; else cout<< "\n走不通迷宫"<< endl; system("PAUSE"); return0; } StatusInitStack(MazeStack&S)//新建一个栈 { S.base=(MazeType*)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(MazeType)); if(! S.base) exit(OVERFLOW); S.top=S.base; S.stacksize=STACK_INIT_SIZE; returnOK; } StatusPush(MazeStack&S,MazeType&e)//入栈 { if(S.top-S.base>=S.stacksize) { S.base=(MazeType*)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(MazeType)); if(! S.base) exit(OVERFLOW); S.top=S.base+S.stacksize; S.stacksize+=STACKINCREMENT; } *S.top++=e; returnOK; } StatusPop(MazeStack&S,MazeType&e)//出栈 { if(S.top==S.base) returnERROR; e=*--S.top; returnOK; } StatusStackEmpty(MazeStack&S)//判断是否为空 { if(S.base==S.top) returnOK; returnERROR; } StatusMazePath(PosTypestart,PosTypeend)//迷宫路径求解 { PosTypecurpos; MazeStackS; MazeTypee; intcurstep; InitStack(S); curpos=start;//设定当前位置为入口位置 curstep=1;//探索第一步 cout<< "起点: "<< "("< do { if(Pass(curpos))//当前位置可以通过,即是未曾走到的通道块 { FootPrint(curpos);//留下足迹 e.ord=curstep; e.seat=curpos; e.di=1; Push(S,e);//加入路径 if(curpos.x==end.x&&curpos.y==end.y) { cout<< "\n终点("<< e.seat.y<< ","<< e.seat.x<< ")"; returnTRUE;//到达终点(出口) } curpos=NextPos(curpos,e.di);//下一位置是当前位置的东邻 ++curstep;//探索下一步 } else//当前位置不能通过 { if(! StackEmpty(S)) { Pop(S,e); while(e.di==4&&! StackEmpty(S)) { MakePrint(e.seat);//留下不能通过的标记 Pop(S,e); cout<< "倒退到("<< e.seat.y<< ","<< e.seat.x<< ")"; } if(e.di< 4) { ++e.di;//换下一个方向探索 Push(S,e); curpos=NextPos(e.seat,e.di);//设定当前位置是该新方向上的相邻块 } } } }while(! StackEmpty(S)); returnFALSE; } StatusPass(PosType&pos) { if(mazeMap[pos.y][pos.x]==0) returnFALSE; cout<< "->("<< pos.y<< ","<< pos.x<< ")"; returnTRUE; } voidFootPrint(PosTypepos) { mazeMap[pos.y][pos.x]=2;//将走过的路径设为2 } PosTypeNextPos(PosTypecurPos,int&i) { switch(i)//顺时针方向 { case1: ++curPos.x;//东 if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]! =2) break; --curPos.x; case2: i=2; ++curPos.y;//南 if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]! =2) break; --curPos.y; case3: i=3; --curPos.x;//西 if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]! =2) break; ++curPos.x; case4: i=4; --curPos.y;//北 if(mazeMap[curPos.y][curPos.x]==2) { ++curPos.y; mazeMap[curPos.y][curPos.x]=0; } break; } returncurPos; } voidMakePrint(PosTypepos) { cout<< "\n("<< pos.y<< ","<< pos.x<< ")走不通,作废"; mazeMap[pos.y][pos.x]=0;//将走不通的
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