迷宫求解数据结构课程设计报告.pdf

吉林工程技术师范学院《数据结构》课程设计报告书设计题目： 迷宫求解 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2012年12月 信息工程学院目录摘要 II 第一章 问题描述 1 第二章 设计思路 2 第三章 课程设计总体方案及分析 3 第四章 调试分析 10 总结 12 附录： III 1.程序清单 III 2.文献 VII摘要设计一个简单程序，来实现迷宫的求解，首先在设计的时候就想了一下，应该运用到 那些知识，不管是C语言还是数据结构的首先我们想到是运用到什么相关知识，设计一个 计算机程序对任意设定的矩形迷宫，求出一条从入口到出口的通路，或得出没有通路的结 论首先从迷宫的入口开始，如果该位置就是迷宫出口，则已经找到了一条路径，搜索工 作结束否则搜索其上、下、左、右位置是否是障碍，若不是障碍，就移动到该位置，然 后再从该位置开始搜索通往出口的路径；若是障碍就选择另一个相邻的位置，并从它开始 搜索路径为防止搜索重复出现，则将已搜索过的位置标记为2，同时保留搜索痕迹，在 考虑进入下一个位置搜索之前，将当前位置保存在一个队列中，如果所有相邻的非障碍位 置均被搜索过，且未找到通往出口的路径，则表明不存在从入口到出口的路径。

这实现的 是广度优先遍历的算法，如果找到路径，则为最短路径本课程我将用源代码和流程图来说明和设计我的论文关键字： 迷宫求解 、 数据结构 、 C语言第一章 问题描述 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第二章 设计思路2.1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。

第三章 课程设计总体方案及分析3.1 问题分析：1.迷宫的建立：迷宫中存在通路和障碍，为了方便迷宫的创建，可用0表示通路，用1表示障碍，这样迷宫就可以用0、1矩阵来描述，2.迷宫的存储：迷宫是一个矩形区域，可以使用二维数组表示迷宫，这样迷宫的每一个位置都可以用 其行列号来唯一指定，但是二维数组不能动态定义其大小，我们可以考虑先定义一个较大 的二维数组maze[M+2][N+2],然后用它的前m行n列来存放元素，即可得到一个m×n的二维 数组，这样(0,0)表示迷宫入口位置，(m-1,n-1)表示迷宫出口位置注：其中M，N分别表示迷宫最大行、列数，本程序M、N的缺省值为39、39，当然，用户也 可根据需要，调整其大小3.迷宫路径的搜索：首先从迷宫的入口开始，如果该位置就是迷宫出口，则已经找到了一条路径，搜索工 作结束否则搜索其上、下、左、右位置是否是障碍，若不是障碍，就移动到该位置，然 后再从该位置开始搜索通往出口的路径；若是障碍就选择另一个相邻的位置，并从它开始 搜索路径为防止搜索重复出现，则将已搜索过的位置标记为2，同时保留搜索痕迹，在 考虑进入下一个位置搜索之前，将当前位置保存在一个队列中，如果所有相邻的非障碍位 置均被搜索过，且未找到通往出口的路径，则表明不存在从入口到出口的路径。

这实现的 是广度优先遍历的算法，如果找到路径，则为最短路径以矩阵 0 0 1 0 1 为例，来示范一下1 0 0 1 01 0 0 0 10 0 1 0 0首先，将位置(0,0)(序号0)放入队列中，其前节点为空，从它开始搜索，其标记 变为2，由于其只有一个非障碍位置，所以接下来移动到(0,1)(序号1)，其前节点序号为 0，标记变为2，然后从(0,1)移动到(1,1)(序号2)，放入队列中，其前节点序号为1，(1, 1)存在(1，2)(序号3)、(2，1)(序号4)两个可移动位置，其前节点序号均为2.对于每一个 非障碍位置，它的相邻非障碍节点均入队列，且它们的前节点序号均为该位置的序号，所 以如果存在路径，则从出口处节点的位置，逆序就可以找到其从出口到入口的通路如下表所示：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (0,0)(0,1)(1,1)(1,2)(2,1)(2,2)(1,3)(2,3)(0,3)(3,3)-1012234567 由此可 以看出，得到最短路径：(3,4)(3,3)(2,3)(2,2)(1,2)(1,1)(0,1)(0,0)搜索算法流程图如下所示：3.2 概要设计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struct point,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() 3.3 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：int maze[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：struct point{int row,col,predecessor} que[512] 2. 迷宫的操作 (1)手动生成迷宫void shoudong_maze(int m,int n){定义i,j为循环变量for(i0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：3scanf(“%d“,switch(i){ case 1：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);case 2 ：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);case 3：cycle=(-1); break; 第四章 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 4.1测试结果2.自动生成迷宫总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附录：1.程序清单#include“stdlib.h“#include“stdio.h“#define N 39#define M 39int X;int maze[N+2][M+2];struct point{int row,col,predecessor;}queue[512];int head=0,tail=0;void shoudong_maze(int m,int n){int i,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=0)if((p.row-1>=0)}if(p.row==m-1printf(“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;}return 0;}void main(){int i,m,n,cycle=0;while(cycle!=(-1)){printf(“********************************************************************** **********\n“);print。