数据结构课程设计

院系：计算机科学技术学院

班级：软件 11-1 班。

姓名李慧玲。

学号： 20111702010114

指导教师：薛京丽。

2024年12月24日。

程序设计基础课程设计任务书。

一、题目：迷宫

二、设计要求。

1．自己制定工作计划。

2．分时间按规定工作量敲好**，认真理解，熟练运用。

3．数据必须存盘，数据量必须足够多，并采用真是数据。

三、课程设计工作计划。

2024年12月19上午由薛京丽指导教师讲课，学生准备文献资料；

2024年12月19下午日各设计小组进行总体方案设计和任务分工；

2024年12月20日下午~2024年12月28日完成自己承担的程序模块并通过独立编译。

2024年12月26日，验收，学生撰写课程设计报告。

指导教师签字。

程序设计基础课程设计指导教师评语。

目录 11 程序的功能设计 1

2 程序的数据设计 2

2.1 概要设计 2

2.1.1节点类型和指针类型 2

3 程序的函数设计 3

3.1 迷宫操作 4

3.2 菜单选择 6

4 函数编程及调试 8

5 整体调试 12

6 总结 19

参考文献 20

1需求分析。

1.1设计任务。

以一个m×n的长方阵表示迷宫，0和1分别表示迷宫中的道路和障碍，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。

1.2任务分析。

1.建立迷宫。

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，这样迷宫就可以用矩阵来描述。

2.存储迷宫。

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]（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，当然，用户也可根据需要，调整其大小），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。

3．搜索路径。

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 1 0 0 0 1 为例，来示范一下：

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：

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)

构建一个二维数组maze[m+2][n+2]用于存储迷宫矩阵。

自动或手动生成迷宫，即为二维数组maze[m+2][n+2]赋值。

构建一个队列用于存储迷宫路径。

建立迷宫节点struct point,用于存储迷宫中每个节点的访问情况。

实现搜索算法。

屏幕上显示操作菜单。

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 que[512]

主函数 main()

手动生成迷宫函数 shoudong_maze()

自动生成迷宫函数 zidong_maze()

将迷宫打印成图形 print_maze()

打印迷宫路径 (若存在路径) result_maze()

入队enqueue()

出队 dequeue()

判断队列是否为空 is_empty()

访问节点 visit()

搜索迷宫路径 mgpath()

1) 手动生成迷宫。

void shoudong_maze(int m,int n)

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。

void zidong_maze(int m,int n)

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。

void print_maze(int m,int n)

用i,j循环变量，将maze[i][j]输出 □、

4) 打印迷宫路径。

void result_maze(int m,int n)

用i,j循环变量，将maze[i][j]输出 □、

5) 搜索迷宫路径。

1 宫中队列入队操作。

void enqueue(struct point p)

将p放入队尾，tail++}

2 宫中队列出队操作。

struct point dequeue(struct point p)

head++,返回que[head-1]}

3 断队列是否为空。

int is_empty()

返回head==tail的值，当队列为空时，返回0}

4 问迷宫矩阵中节点。

void visit(int row,int col,int maze[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 径求解。

void mgpath(int maze[41][41],int m,int n)

先定义入口节点为struct point p=，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[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，如果且即到达出口节点，即找到了路径，结束。

如果如果如果》0且maze[说明未到迷宫左边界，且其左方有通路，则visit(将左方节点入队标记已访问。

如果》0且maze[说明未到迷宫上边界，且其上方有通路，则visit(将上方节点入队标记已访问。

访问到出口(找到路径)即且则逆序将路径标记为3即maze[

while(

p=queue[ maze[

最后将路径图形打印出来。

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