1、第 1 页 共 16 页课程设计报告课题名称： 迷宫问题 姓 名： xxx 学 号： 200816020239 专 业： 电气与信息工程学院 班 级： 通信 08102 指导教师： 第 2 页 共 16 页目 录第一部分 课程设计报告3第一章 课程设计目的3第二章 课程设计内容和要求42.1 问题描述42.2 设计要求4第三章 课程设计总体方案及分析43.1 问题分析43.2 概要设计73.3 详细设计73.4 调试分析103.5 测试结果103.6 参考文献12第二部分 课程设计总结13附录(源代码)14第二部分 课程设计报告第 3 页 共 16 页第一章 课程设计目的仅仅认识到队列是一种特
2、殊的线性表是远远不够的，本次实习的目的在于使学生深入了解队列的特征，以便在实际问题背景下灵活运用它，同时还将巩固这种数据结构的构造方法第二章 课程设计内容和要求 2.1 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
3、结论。 图 A2.2 设计要求：要求设计程序输出如下：(1) 建立一个大小为 mn 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；第 4 页 共 16 页（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
4、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 mazeM+2N+2,然后用它的前 m 行 n 列来存放元素，即可得到一个 mn 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
5、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 1第 5 页 共 16 页0 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
6、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) (3,4)-1 0 1 2
7、 2 3 4 5 6 7 9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：第 6 页 共 16 页3.2 概要设计1.构建一个二维数组 mazeM+2N+2用于存储迷宫矩阵自动或手动生成迷宫，即为二维数组 mazeM+2N+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第 7 页 共 16 页实现搜索算法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
8、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 mazeM+2N+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 pointint row,col,predecessor que5122. 迷宫的操作(1
9、)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 mazep.rowp.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-10 且 mazep.row-1p.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 mazep.rowp.col=3;while(p.
10、predecessor!=-1)p=queuep.predecessor; mazep.rowp.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第 10 页 共 16 页自动生成迷宫 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_
11、maze(m,n);print_maze(m,n);mgpath(maze,m,n);if(X!=0) result_maze(m,n);case 3：cycle=(-1); break;注：具体源代码见附录3.4 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3.5 测试结果1.手动输入迷宫第 11 页 共 16 页2.自动生成迷宫第 12 页 共 16 页3.6 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
12、 月第二部分 课程设计总结第 13 页 共 16 页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
13、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
14、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：#include“stdlib.h“#include“stdio.h“#define N 39#define M 39int X;int mazeN+2M+2;struct point第 14 页 共 16 页int row,col,predecessor;queue512;
15、int head=0,tail=0;void shoudong_maze(int m,int n)int i,j;printf(“nn“);printf(“请按行输入迷宫，0 表示通路，1 表示障碍:nn“);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);mazep.rowp.col=3;while(p.predecessor!=-1)p=queuep.predecessor;printf(“(%d,%d)n“,p.row,p.col);mazep.rowp.col=
16、3;else printf(“n=n“);printf(“此迷宫无解！ nn“);X=0;return 0;void main()int i,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:吴明华 n“);printf(“*n“);printf(“ 手动生成迷宫 请按：1n“);printf(“ 自动生成迷宫 请按：2n“);printf(“ 退出 请按：3nn“);printf(“*n“);printf(“n“);printf(“请选择你的操作： n“);scanf(“%d“,swit
17、ch(i)case 1:printf(“n 请输入行数：“);scanf(“%d“,第 16 页 共 16 页printf(“n“);printf(“请输入列数： “);scanf(“%d“,while(m39)|(n39)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：nn“);printf(“请输入行数： “);scanf(“%d“,printf(“n“);printf(“请输入列数： “);scanf(“%d“,shoudong_maze(m,n);print_maze(m,n);mgpath(maze,m,n);if(X!=0) result_m
18、aze(m,n);printf(“nnPress Enter Contiue!n“);getchar();while(getchar()!=n);break;case 2:printf(“n 请输入行数：“);scanf(“%d“,printf(“n“);printf(“请输入列数： “);scanf(“%d“,while(m39)|(n39)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：nn“);printf(“请输入行数： “);scanf(“%d“,printf(“n“);printf(“请输入列数： “);scanf(“%d“,zidong_maze(m,n);print_maze(m,n);mgpath(maze,m,n);if(X!=0) result_maze(m,n);printf(“nnPress Enter Contiue!n“);getchar();while(getchar()!=n);break;case 3:cycle=(-1);break;default:printf(“n“);printf(“你的输入有误!n“);printf(“nPress Enter Contiue!n“);getchar();while(getchar()!=n);break;
