使用栈解决数据结构中的迷宫问题

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"数据结构中用栈实现迷宫求解的代码示例" 在数据结构中,迷宫求解是一个经典的问题,通常可以通过深度优先搜索(DFS)或广度优先搜索(BFS)来解决。在这个例子中,我们将重点放在使用栈(Stack)实现深度优先搜索的方法。栈是一种后进先出(LIFO)的数据结构,非常适合用于递归过程,如DFS。 首先,定义了一些常量和数据类型。`TRUE`和`FALSE`表示逻辑真和假,`OK`和`ERROR`表示操作成功或失败,`OVERFLOW`表示内存溢出错误。`INIT_SIZE`和`INCREMENT`分别用于初始化栈的大小和当需要扩展栈时增加的大小。 `PostType`结构体代表迷宫中的一个位置,包含行`r`和列`c`坐标。`SElemType`结构体则用于存储栈中的元素,包含当前位置`seat`,前驱位置的行列信息`ord`,以及移动的方向`di`。方向可能有上下左右四个,对应于迷宫中的移动。 接下来定义了`Stack`结构体,它包含一个指向基础元素的指针`base`,一个指向栈顶元素的指针`top`,以及栈的当前大小`stackSize`。 `InitStack`函数用于初始化栈`S`,分配内存并设置初始大小。如果内存分配失败,程序会退出。`StackEmpty`函数检查栈是否为空,如果`top`等于`base`,则栈为空,返回`TRUE`,否则返回`FALSE`。 `Push`函数将元素`e`压入栈`S`。如果栈即将满,会通过`realloc`函数扩展栈的容量。`Pop`函数用于弹出栈顶元素`e`,并将其值返回。如果栈为空,操作失败,返回`ERROR`。 迷宫求解的具体算法可以是这样的:从起点开始,将起点压入栈,然后在迷宫中进行深度优先搜索。每次从栈顶取出一个位置,检查其相邻的未访问位置,并将这些位置压入栈。如果找到终点,求解结束;如果没有找到,重复此过程,直到栈空,表示无解。 在这个过程中,我们还需要一个二维数组或矩阵来表示迷宫,每个位置标记为已访问、未访问或墙。每次访问一个新位置时,都要更新其状态,并根据当前方向尝试移动到相邻位置。 这个代码示例展示了如何使用栈数据结构来实现深度优先搜索,从而解决迷宫求解问题。这种方法的优点是实现简单,但缺点是可能会陷入死循环,如果迷宫设计得不好,可能需要回溯很多次。在实际应用中,还可以结合其他数据结构,如队列,来实现更高效的迷宫求解算法。
2009-05-22 上传
#include using std::cout; using std::cin; #include #include #include #define OVERFLOW -2 #define INIT_SIZE 100 //存储空间初始分配量 #define INCREMENT 10 //存储空间分配增量 typedef struct{ int r; int c; }PostType;//迷宫中r行c列的位置 typedef struct{ int ord; //当前位置在路径上的序号 PostType seat;//当前坐标 int di; //往下一坐标的方向 }SElemType; //栈元素类型 typedef struct{ SElemType* base;//栈基址,构造前销毁后为空 SElemType* top;//栈顶 int stackSize; //栈容量 }Stack; //栈类型 int InitStack(Stack &S){ //构造空栈s S.base=(SElemType*)malloc(INIT_SIZE *sizeof(SElemType)); if(!S.base) exit(OVERFLOW);//存储分配失败 S.top=S.base; S.stackSize=INIT_SIZE; return 0; } int StackEmpty(Stack S)//若s为空返回TRUE,否则返回FALSE { if(S.top==S.base) return 1; return 0; } int Push(Stack &S,SElemType e){ //插入元素e为新的栈顶元素 if(S.top-S.base >=S.stackSize){//栈满,加空间 S.base=(SElemType *)realloc(S.base,(S.stackSize+INCREMENT)*sizeof(SElemType)); if(!S.base) exit(OVERFLOW); //存储分配失败 S.top=S.base+S.stackSize; S.stackSize+=INCREMENT; } *S.top++=e; return 1; } int Pop(Stack &S,SElemType &e){//若栈不空删除栈,顶元素用e返回 if(S.top==S.base) return 0; e=*--S.top; return 1; } int DestroyStack(Stack &S){//销毁栈S, free(S.base); S.top=S.base; return 1; } #define MAXLEN 16//迷宫包括外墙最大行列数目 typedef struct{ int r; int c; char adr[MAXLEN][MAXLEN]; }MazeType; //迷宫类型 int InitMaze(MazeType &maze){ //初始化迷宫若成功返回TRUE,否则返回FALSE int i,j; cout<>maze.r>>maze.c; //迷宫行和列数 for(i=0;i<=maze.c+1;i++){//迷宫行外墙 maze.adr[0][i]='#'; maze.adr[maze.r+1][i]='#'; } for(i=0;i<=maze.r+1;i++){//迷宫列外墙 maze.adr[i][0]='#'; maze.adr[i][maze.c+1]='#'; } for(i=1;i<=maze.r;i++) for(j=1;j<=maze.c;j++) maze.adr[i][j]=' ';//初始化迷宫 int m=1,n=maze.c; for(m;m1;n--) maze.adr[6][n]='#'; maze.adr[4][5]='#'; maze.adr[4][6]='#'; maze.adr[3][3]='#'; maze.adr[3][2]='#'; maze.adr[5][7]='#'; maze.adr[5][6]='#'; maze.adr[8][3]='#'; maze.adr[7][2]='#'; maze.adr[7][5]='#'; return 1; }//InitMaze int Pass(MazeType maze,PostType curpos){ if(maze.adr[curpos.r][curpos.c]==' ') return 1; else return 0; }//Pass int FootPrint(MazeType &maze,PostType curpos){ //若走过并且可通返回TRUE,否则返回FALSE //在返回之前销毁栈S maze.adr[curpos.r][curpos.c]='!';//"*"表示可通 return 1; }//FootPrint PostType NextPos(PostType &curpos,int i){ //指示并返回下一位置的坐标 PostType cpos; cpos=curpos; switch(i){ case 1 : cpos.c+=1; break; case 2 : cpos.r+=1; break; case 3 : cpos.c-=1; break; case 4 : cpos.r-=1; break; default: exit(0); } return cpos; }//Nextpos int MarkPrint(MazeType &maze,PostType curpos){ maze.adr[curpos.r][curpos.c]='@';//"@"表示曾走过但不通 return 1; } int MazePath(MazeType &maze,PostType start,PostType end){ //若迷宫maze存在从入口start到end的通道则求得一条存放在栈中 Stack S; PostType curpos; int curstep;//当前序号,1.2.3.4分别表示东,南,西,北方向 SElemType e; InitStack(S); curpos=start; //设置"当前位置"为"入口位置" curstep=1; //探索第一步 do{ if(Pass(maze,curpos)){//当前位置可以通过,即是未曾走到过的通道 FootPrint(maze,curpos);//留下足迹 e.ord=curstep; e.seat=curpos; e.di=1; Push(S,e); //加入路径 if(curpos.r==end.r&& curpos.c==end.c) if(!DestroyStack(S))//销毁失败 exit(OVERFLOW); else return 1; //到达出口 else{ curpos=NextPos(curpos,1); //下一位置是当前位置的东邻 curstep++; //探索下一步 } } else{ //当前位置不通 if(!StackEmpty(S)){ Pop(S,e); while(e.di==4 && !StackEmpty(S)){ MarkPrint(maze,e.seat); Pop(S,e); //留下不能通过的标记,并退一步 } if(e.di < 4){ e.di++;//换下一个方向探索 Push(S,e); curpos=NextPos(e.seat,e.di);//设定当前位置是该新方向上的相邻位置 } } } }while(!StackEmpty(S)); if(!DestroyStack(S))//销毁失败 exit(OVERFLOW); else return 0; }//MazePath void PrintMaze(MazeType &maze){ //将标记路径信息的迷宫输出 int i,j; cout<<"\n——!为所求迷宫路线路线——:\n\n"; cout<<" "; for(i=0;i<=maze.r+1;i++)//打印列数名 cout<<" "<<i; cout<<"\n\n"; for(i=0;i<=maze.r+1;i++){ cout<<" "<<i;//打印行名 for(j=0;j<=maze.c+1;j++) cout<<" "<<maze.adr[i][j];//输出迷宫路径 cout<<"\n\n"; } } void main(){ MazeType maze; PostType start,end; char cmd; do{ cout<<"-------建立迷宫--------\n"; if(!InitMaze(maze)){ cout<<"\n——建立有误——!!!\n"; exit(OVERFLOW); } do{ cout<>start.r>>start.c; if(start.r>maze.r || start.c>maze.c){ cout<maze.r || start.c>maze.c); do{ cout<>end.r>>end.c; if(end.r>maze.r || end.c>maze.c){ cout<maze.r || end.c>maze.c); if(!MazePath(maze,start,end)) cout<<"\n不能求得路径!\n"; else PrintMaze(maze); cout<>cmd; }while(cmd=='y' || cmd=='Y'); }