C++数据结构关于栈迷宫求解示例

一、实验目的

理解栈的抽象数据类型定义及操作特点。掌握顺序栈的存储结构的描述。掌握顺序栈的基本操作的实现方法。理解栈的广泛应用。

二、预备知识

阅读课程教材P44~45页内容,掌握栈的逻辑定义及“后进先出”的特点,理解抽象数据类型栈的定义。阅读课程教材P45~47页内容,理解顺序栈的存储特点及存储表示,掌握顺序栈各种基本操作(InitStack、StackEmpty、GetTop、Push、Pop等)的实现方法。阅读课程教材P50~52页内容,理解“迷宫求解”问题的含义,体会求解过程中栈的应用。仔细分析主要实现算法,理解求解步骤和方法。

三、实验内容

按如下要求编写程序,进行调试,写出调试正确的源代码,给出测试结果。

1.完成顺序栈的存储表示,实现顺序栈的各种基本操作,包括InitStack、StackEmpty、GetTop、Push、Pop等操作。

2.利用顺序栈求解迷宫中从入口到出口的一条路径,并输出结果。

说明:

(1)使用二维数组maze描述迷宫,迷宫的规模及初态自定。

(2)路径的输出形式可用文字描述,也可用图形描述。

定义一些代码:

#include<iostream>

#include<cstdlib>

#define STACK_INIT_SIZE 100

#define STACKINCREMENT 10

typedef struct {//栈元素类型

int x;//坐标

int y;//坐标

int di;//方向

}position;

using namespace std;

typedef struct {//栈

position *base;

position *top;

int stacksize;

}Stack;

/*************************迷宫**********************************/

int Maze[10][10] = {//迷宫 Maze(妹子)原型如下图:1表示路不通0表示可以通过。

// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

{1,1,1,1,1,1,1,1,1,1},//0

{1,0,0,1,0,0,0,1,0,1},//1

{1,0,0,1,0,0,0,1,0,1},//2

{1,0,0,0,0,1,1,0,0,1},//3

{1,0,1,1,1,0,0,0,0,1},//4

{1,0,0,0,1,0,0,0,0,1},//5

{1,0,1,0,0,0,1,0,0,1},//6

{1,0,1,1,1,0,1,1,0,1},//7

{1,1,0,0,0,0,0,0,0,1},//8

{1,1,1,1,1,1,1,1,1,1} //9

};

请添加图片描述

定义类

class boos {//创建了一个角色类

private:

Stack sq_stack;//栈

position temp;

public:

/******************************栈的基本方法*******************/

void InitStack() {//创建栈

bool StackEmpty()//判断是否空栈

bool GetTop(position &temp)//获得栈顶

bool Push(position &temp)//入

bool Pop(position &temp)//出栈

void free_Stack()//释放栈空间

/******************************走迷宫方法*******************/

bool findMaze(int star_x, int star_y, int endr_x, int end_y)

//迷宫的入口和出口坐标

};

类的成员函数的一些说明:

这是一些基础方法 用于对栈的操作。

void InitStack() {//创建空的栈

sq_stack.base = (position *)malloc(sizeof(Stack)*STACK_INIT_SIZE);

if (!sq_stack.base) exit(-1);

sq_stack.top = sq_stack.base;/*FHL*/

sq_stack.stacksize = STACK_INIT_SIZE;

cout << "栈创建成功" << endl;

}

bool StackEmpty() {判断是否空栈

if (sq_stack.top == sq_stack.base)return 1;

else

return 0;

}

bool GetTop(position &temp) {//得到栈顶元素

if (StackEmpty())return false;

temp= *(sq_stack.top-1);

return true;

}

bool Push(position &temp){//入栈/*FHL*/

if (sq_stack.top - sq_stack.base >= sq_stack.stacksize) {

sq_stack.base = (position*)realloc(sq_stack.base

sizeof(position)*(sq_stack.stacksize + STACKINCREMENT));

if(!sq_stack.base) exit(-1);/*FHL*/

sq_stack.top = sq_stack.base + sq_stack.stacksize;

sq_stack.stacksize += STACKINCREMENT;

}

*sq_stack.top = temp;

sq_stack.top++;

return true;

}

bool Pop(position &temp) {//出栈

if (StackEmpty()) return 0;

sq_stack.top--;

temp = *sq_stack.top;

return 1;

}

void free_Stack() {

free(sq_stack.base);

}

找迷宫的方法(dfs算法)

bool findMaze(int star_x, int star_y, int endr_x, int end_y) {//迷宫的入口和出口坐标

int i, j, k = 0;//i j表示目前的坐标

int tep_di,next_x,tep_y;//下一步的坐标

bool flag;

position fan_maze[200];

InitStack();//先创建空栈

temp.x = star_x, temp.y = star_y, temp.di - 1;//开始位置

Push(temp);//入栈操作。/*FHL*/

Maze[star_x][star_y]=-1;//-1表示走过;

while (!StackEmpty()) {//栈不为空

GetTop(temp);/*FHL*/

i = temp.x, j = temp.y , tep_di=temp.di;

if (i == endr_x && j == end_y) {

cout << "找到走出迷宫的路" << endl;

k = 0;

while (!StackEmpty()) {

Pop(temp);

fan_maze[k] = temp;

k++;//k指向下一个被插入的位置;

}

cout <<"起点:"<< "(" << fan_maze[k-1].x << ',' << fan_maze[k-1].y << ")->" << endl;

int count = 1;

for(k-=2;k>0;k--) {

cout<<"(" << fan_maze[k].x <<','<< fan_maze[k].y<<")->";

if (count % 3 == 0) cout << endl;

count++;

}

cout << "(" << fan_maze[0].x << ',' << fan_maze[0].y << ")" << "终点" << endl;//出口的位置

free_Stack();//释放申请的堆空间

return true;

}/*FHL*/

flag = 0;

while (tep_di < 4 && !flag) {

tep_di++;

if (tep_di == 0){ next_x = i; tep_y = j + 1;}

else if (tep_di == 1) { next_x = i + 1;tep_y = j; }

else if (tep_di == 2) { next_x = i;tep_y = j - 1; }

else { next_x = i - 1; tep_y = j; }

if( Maze[next_x][tep_y] == 0 ) flag = 1;

}

if(flag) {

(sq_stack.top-1)->di = tep_di;//记录上次坐标走的方向。

temp.x = next_x, temp.y = tep_y,temp.di=-1;

Push(temp);//这次坐标入栈

Maze[next_x][tep_y] = -1;//当前坐标标记为走过。

}

else {

Pop(temp);

Maze[temp.x][temp.y] = 0;

}

}/*FHL*/

cout << "没有找到对应的出口" << endl;

free_Stack();//释放申请的堆空间

return false;

}

};

主函数(创建对象)

int main() {

boos L1;

L1.findMaze(1,1,8,8);

system("pause");/*FHL*/

return 0;

}

运行的一些截图:

1.当入口和终点一样时:

int main() {

boos L1;

L1.findMaze(1,1,1,1);

system("pause");

return 0;

}

在这里插入图片描述

2.终点是可以到达的路径

2.1(8,8)是终点

int main() {

boos L1;

L1.findMaze(1,1,8,8);

system("pause");

return 0;

}

在这里插入图片描述

2.2(8,2)是终点

int main() {

boos L1;

L1.findMaze(1,1,8,2);

system("pause");

return 0;

}

在这里插入图片描述

3.出口不通的情况

int main() {

boos L1;

L1.findMaze(1,1,9,9);

system("pause");

return 0;

}

在这里插入图片描述

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