迷宫问题算法实现

一、需求分析

本课程设计是解决迷宫求解的问题，从入口出发，顺某一方向向前探索，若能走通，则继续往前走；否则沿原路退回，换一个方向再继续探索，直至所有可能的通路都探索到为止。为了保证在任何位置上都能沿原路退回，显然需要用一个后进先出的结构来保存从入口到当前位置的路径。因此，在求迷宫通路的算法中要应用“栈”的思想假设“当前位置”指的是“在搜索过程中的某一时刻所在图中某个方块位置”，则求迷宫中一条路径的算法的基本思想是：若当前位置“可通”，则纳入“当前路径”，并继续朝“下一位置”探索，即切换“下一位置”为“当前位置”，如此重复直至到达出口；若当前位置“不可通”，则应顺着“来向”退回到“前一通道块”，然后朝着除“来向”之外的其他方向继续探索；若该通道块的四周4个方块均“不可通”，则应从“当前路径”上删除该通道块。所谓“下一位置”指的是当前位置四周4个方向（东、南、西、北）上相邻的方块。假设以栈S记录“当前路径”，则栈顶中存放的是“当前路径上最后一个通道块”。由此，“纳入路径”的操作即为“当前位置入栈”；“从当前路径上删除前一通道块”的操作即为“出栈”。

二、数据结构

1. 数据结构设计考虑

1) 建立一个二维数组表示迷宫的路径（0表示通道，1表示墙壁）；

2) 创建一个栈，用来存储“当前路径”，即“在搜索过程中某一时刻所在图中某个方块位置”。

2. 逻辑结构存储结构

1) 创建一个Int类型的二维数组int maze[n1][n2],用来存放0和1 ；

2) 创建一个结构体用来储存数组信息(数组的横坐标X，数组的纵坐标Y，方向C)

typedef struct node

{

int x;

int y;

int c;

}linkstack;

3) 创造一个栈包括(top表示栈顶元素)

linkstack top[n1*n2];

三、算法设计

首先，创建数组的大小，此数组大小要求用户自己输入。具体算法：

printf("输入迷宫大小(提示:行列数不能超过50!):");

scanf("%d",&g);

printf("大小创建完毕,请输入迷宫:\n");

其次，用户自己定义迷宫的内容，算法：

void shuzu(int g,int h){

int a,b;

for(a=0;a

for(b=0;b

scanf("%d",&maze[a][b]);

}

第三，产生迷宫，算法：

void scsu(int g,int h){

int a,b;

printf("生成的迷宫是:\n");

for(a=0;a

{ for(b=0;b

printf(maze[a][b]?"#":" ");

printf("\n");

}

}

最后，迷宫寻路找到出口，其算法见源代码。根据这些算法设计，我们设计出了迷宫求解的应用。

四、源代码

#include

#include

#define n1 50//定义行范围

#define n2 50//定义列范围

typedef struct node//创建一个结构体存储数组信息

{

int x;

int y;

int c;

}linkstack;

int maze[n1][n2]; //创建一个二维数组

linkstack top[n1*n2]; //创建一个N*N的栈

int i,j,k,m=1,run;

void shuzu(int g,int h){ //以二维数组形式定义迷宫内容

int a,b;

for(a=0;a

for(b=0;b

scanf("%d",&maze[a][b]);//输入迷宫对应的数组数据

}

void scsu(int g,int h){//生成迷宫

int a,b;

printf("生成的迷宫是:\n");

for(a=0;a

{ for(b=0;b

printf(maze[a][b]?"#":" ");//输出迷宫图形

printf("\n");

}

}

void main()

{ int g,h,v;

int w;

printf("**************************************************\n"); printf("**************************************************\n"); printf("********** 欢迎使用迷宫求解 ********\n"); printf("**************************************************\n"); printf("**************************************************\n"); printf("\n");

printf("**************************************************\n"); printf("**************************************************\n"); printf("***************迷宫求解请按:1 ******************\n"); printf("*************** 退出请按:2 ******************\n"); printf("**************************************************\n"); printf("**************************************************\n"); printf("输入您的选择:");

scanf("%d",&w);

switch(w)//若输入的W为1或2,则继续程序

{ case 1:printf("输入迷宫大小(提示:行列数不能超过50!):");//W为1时 scanf("%d",&g);

printf("大小创建完毕,请输入迷宫:\n");

h=g;//确定数组大小为g维

shuzu(g,h);

for(i=0;i<=g*h;i++)

scsu(g,h);//生成迷宫

i=0;

top[i].x=1;//i=0时X方向对应值得和为1

top[i].y=0; //i=0时Y方向对应值得和为0

maze[1][0]=2;//入口迷宫值变为2

run=1;

v=1;

do{ //定义行走规则和出口判断

if(top[i].c<5)//若i点可到方向值小于5则向下进行

{ if(top[i].x==(g-2)&&top[i].y==(h-1))// 当i点为出口时所满足的条件

{ printf("第%d条通路是:\n",m++);//输出不同的路程

for(j=0;j<=i;j++)

{printf("(%d,%d)",top[j].x,top[j].y);

}//输出通路坐标

printf("\n");

for(j=0;j

{ for(k=0;k

{ if(maze[j][k]==0)

printf(" ");

else if(maze[j][k]==2)

printf("O");

else printf("#");

}

printf("\n");

}

maze[top[i].x][top[i].y]=0;

top[i].c=1;

i--;

top[i].c+=1;

continue;

}

switch(top[i].c)

{ run=0;

if(v==1)

printf("此迷宫无通路!");

break;

}

case 1:

{ if(maze[top[i].x][top[i].y+1]==0) { i++;

top[i].x=top[i-1].x;

top[i].y=top[i-1].y+1;

maze[top[i].x][top[i].y]=2; if(maze[g-2][h-1]==2) v=0;

}

else top[i].c+=1;

break;

}

case 2:

{ if(maze[top[i].x-1][top[i].y]==0) { i++;

top[i].x=top[i-1].x-1;

top[i].y=top[i-1].y;

maze[top[i].x][top[i].y]=2;

}

else top[i].c+=1;

break;

}

case 3:

{ if(maze[top[i].x][top[i].y-1]==0) { i++;

top[i].x=top[i-1].x;

top[i].y=top[i-1].y-1;

maze[top[i].x][top[i].y]=2;

}

else top[i].c+=1;

break;

}

case 4:

{ if(maze[top[i].x+1][top[i].y]==0) { i++;

top[i].x=top[i-1].x+1;

top[i].y=top[i-1].y;

maze[top[i].x][top[i].y]=2;

}

else top[i].c+=1;

break;

}

}

}

else

{ if(i==0) return;

maze[top[i].x][top[i].y]=0;

top[i].c=1;

i--;

top[i].c+=1;

}

}while(run==1);

break;

case 2: printf("欢迎下次使用!") ;

break;

default: break;

}

}

六、体会及不足之处

通过此次课程设计，是我对于数据结构有了更深的了解，更新的认识。数据结构是一门重要的课程，只有数据结构学得扎实了，才能对于计算机有更深的应用，所以学好数据结构是很重要的。经过两周的上机设计，我实现了简单的迷宫求解，能够简单的实现求解过程。但是还存在着不足之处，不能输入矩形的数组，而且出口和入口是固定的，也可以改变可是要改变代码，本程序不能循环执行，只能执行一次。有待改进！