迷宫问题系统的设计与实现

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1、迷宫问题的设计与实现1.问题描述以一个m×n的长方阵表示迷宫，0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。本程序主要是对任意给定的迷宫，求出一条从入口到出口的通路，或得出没有通路的结论。2.需求分析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、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

3、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。3.概要设计因为迷宫可行路径之间存在线性关系，并且需要在端点处进行增删操作，因此采用队列结构类型存储迷宫可行路径的信息。下面给出队列结构的ADT的定义。3.1队列结构的ADT的定义ADTQueue{数据对象：D={ai

4、ai∈ElemSet,t

5、=1,2……,n,n>=0}数据关系：R1={

6、ai-1,ai∈D,i=2,……,n}基本操作：InitQueue（&Q）操作结果：创建一个空队列QDestroyQueue(&Q)初始条件：队列Q已存在操作结果：队列Q被销毁ClearQueue(&Q)初始条件：队列Q已存在操作结果：队列Q清为空栈QueueEmpty(Q)初始条件：队列Q已存在操作结果：若队列Q为空栈，则返回TRUE，否则FALSEQueueLength(Q)初始条件：队列Q已存在操作结果：返回Q的元素个数，即队列的长度G

7、etHead(Q,&e)初始条件：队列Q已存在且非空操作结果：用e返回Q的队头元素EnQueue(&Q,e)初始条件：队列Q已存在操作结果：插入元素e为新的队尾元素DeQueue(&Q,&e)初始条件：队列Q已存在且非空操作结果：删除Q的队头元素，并用e返回其值QueueTraverse(Q,visit())初始条件：队列Q已存在且非空操作结果：从队头到队尾依次对Q的每个数据元素调用函数visit()。一旦visit()失败，则操作失败。}ADTQueue3.2系统功能模块设计迷宫问题系统由3个功能模块组成

8、：迷宫的创建、路径的分析、路径的输出。下面给出功能模块图，如图3-1所示。迷宫问题系统路径的输出路径的分析迷宫的创建图3-1迷宫问题系统功能模块图3.3主要函数调用关系图系统函数调用关系图：main()shoudong())zidong()print()mgpath()图3-2系统函数调用关系图3.4主界面设计为了实现迷宫系统，需要设计一个含有多菜单项的主控菜单子程序，以链接系统中各个子项目的调用，为了方便用户使用本系统，本系统主控菜单的运行界面如图3-3所示。图3-3迷宫系统主界面设计图4.详细设计实现迷

9、宫问题系统的开发，采用队列结构类型存储迷宫可行路径的信息。下面给出程序的设计流程图：YNY将（0,0）入队列判断首节点是否为通路判断队列是否为空将队头出队是否到达迷宫出口处左边是否存在通路右边是否存在通路上边是否存在通路下边是否存在通路存储节点，将节点入队列有解迷宫无解迷宫NN图3-4设计流程图4.1数据类型定义structpoint{introw,col,predecessor;//row代表行，col代表列}queue[512];4.2系统子程序详细设计1.手动生成迷宫：voidshoudong_maz

10、e(intm,intn){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：voidzidong_maze(intm,intn){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stdlib.h中的,其值至少为32767),要产生从X