maze.cpp

数据结构课程设计－－－－迷宫求解（非递归）[含实验报告]

#include<iostream>
using namespace std;

//定义描述迷宫中当前位置的结构类型
class T       
{
public:
    int x;          //x代表当前位置的行坐标
    int y;          //y代表当前位置的列坐标
    int dir;        //0:无效,1:东,2:南,3:西,4:北
};

//链表结点
class LinkNode      
{
    friend class Stack;
public:
    T data;
    LinkNode *next;
};

class Stack {
private:
    LinkNode *top;           //指向第一个结点的栈顶指针
public:
    Stack();              //构造函数，置空栈
    ~Stack();             //析构函数
    void Push(T e);           //把元素data压入栈中
    T Pop();                  //使栈顶元素出栈
    T GetPop();               //取出栈顶元素
    void Clear();                   //把栈清空
    bool empty();        //判断栈是否为空，如果为空则返回1，否则返回0
};

//构造函数，置空栈
Stack::Stack()          
{
    top=NULL;
}

//析构函数
Stack::~Stack()         
{
}

//把元素x压入栈中
void Stack::Push(T e)          
{
    LinkNode *P;
    P=new LinkNode;
    P->data=e;
    P->next=top;
    top=P;
}

//使栈顶元素出栈
T Stack::Pop()                 
{
    T Temp;
    LinkNode *P;
    P=top;
    top=top->next;
    Temp=P->data;
    delete P;
    return Temp;
}

//取出栈顶元素
T Stack::GetPop()               
{
    return top->data;
}

//把栈清空
void Stack::Clear()                    
{
    top=NULL;
}

//判断栈是否为空，如果为空则返回1，否则返回0
bool Stack::empty()        
{
    if(top==NULL) return 1;
    else return 0;
}

int move[4][2]={{0, 1}, {1, 0}, {0, -1}, {-1, 0}};   //定义当前位置移动的4个方向
bool Mazepath(int **maze, int m, int n);	//寻找迷宫maze中从（0，0）到（m,n）的路径.找到则返回true,否则返回false
void PrintPath(Stack p);        //输出迷宫的路径
void Restore(int **maze, int m, int n);        //恢复迷宫
int** GetMaze(int &m, int &n);       //获取迷宫

//返回存取迷宫的二维指针
int main() {
    int m=0, n=0;       //定义迷宫的长和宽
    int **maze;        //定义二维指针存取迷宫
    maze=GetMaze(m, n);  //调用GetMaze(int &m,int &n)函数，得到迷宫
    if(Mazepath(maze, m, n)) //调用Mazepath(int **maze,int m,int n)函数获取路径
        cout<<"迷宫路径探索成功!\n";
    else cout<<"路径不存在!\n";
    return 0;
}

//返回存取迷宫的二维指针
int** GetMaze(int &m, int &n)
{
    int **maze;              //定义二维指针存取迷宫
    int i=0, j=0;
    cout<<"请输入迷宫的长和宽:";
    int a, b;cin>>a>>b;             //输入迷宫的长和宽
    cout<<"请输入迷宫内容:\n";
    m=a;
    n=b;          //m,n分别代表迷宫的行数和列数
    maze=new int *[m+2];  //申请长度等于行数加2的二级指针
    for(i= 0;i<m+2;i++)  //申请每个二维指针的空间
    {
        maze[i]=new int[n+2];
    }
    for(i=1;i<=m;i++)          //输入迷宫的内容，1代表可通，0代表不通
        for(j=1;j<=n;j++)
            cin>>maze[i][j];
    for(i=0;i<m+2;i++)
        maze[i][0]=maze[i][n+1]=1;
    for(i=0;i<n+2;i++)
        maze[0][i]=maze[m+1][i]=1;
    return maze;              //返回存贮迷宫的二维指针maze
};

bool Mazepath(int **maze, int m, int n)	//寻找迷宫maze中从（0，0）到（m,n）的路径

//到则返回true,否则返回false
{
    Stack q, p;       //定义栈p、q,分别存探索迷宫的过程和存储路径
    T Temp1, Temp2;
    int x, y, loop;
    Temp1.x=1;
    Temp1.y=1;
    q.Push(Temp1);           //将入口位置入栈
    p.Push(Temp1);
    maze[1][1]=-1;          //标志入口位置已到达过
    while(!q.empty())      //栈q非空，则反复探索
    {
        Temp2=q.GetPop();      //获取栈顶元素
        if(!(p.GetPop().x==q.GetPop().x&&p.GetPop().y==q.GetPop().y))
            p.Push(Temp2);
        //如果有新位置入栈，则把上一个探索的位置存入栈p
        for(loop=0;loop<4;loop++)   //探索当前位置的4个相邻位置
        {
            x=Temp2.x+move[loop][0];     //计算出新位置x位置值
            y=Temp2.y+move[loop][1];      //计算出新位置y位置值
            if(maze[x][y]==0)         //判断新位置是否可达
            {
                Temp1.x=x;
                Temp1.y=y;
                maze[x][y]=-1;          //标志新位置已到达过
                q.Push(Temp1);         //新位置入栈
            }
            if((x==(m))&&(y==(n)))    //成功到达出口
            {
                Temp1.x=m;
                Temp1.y=n;
                Temp1.dir=0;
                p.Push(Temp1);       //把最后一个位置入栈
                PrintPath(p);        //输出路径
                Restore(maze, m, n);        //恢复路径
                return 1;            //表示成功找到路径
            }
        }
        if(p.GetPop().x==q.GetPop().x&&p.GetPop().y==q.GetPop().y)
            //如果没有新位置入栈，则返回到上一个位置
        {
            p.Pop();
            q.Pop();
        }
    }
    return 0;           //表示查找失败，即迷宫无路经
}

//输出路径
void PrintPath(Stack p)        
{
    cout<<"迷宫的路径为\n";
    cout<<"括号内的内容分别表示为(行坐标,列坐标,数字化方向,方向)\n";
    Stack t;            //定义一个栈，按从入口到出口存取路径
    int a, b;
    T data;
    LinkNode *temp;
    temp=new LinkNode;         //申请空间
    temp->data=p.Pop();        //取栈p的顶点元素，即第一个位置
    t.Push(temp->data);  //第一个位置入栈t
    delete temp;         //释放空间
    while(!p.empty())    //栈p非空，则反复转移
    {
        temp=new LinkNode;
        temp->data=p.Pop();         //获取下一个位置
        //得到行走方向
        a=t.GetPop().x-temp->data.x;   //行坐标方向
        b=t.GetPop().y-temp->data.y;   //列坐标方向
        if(a==1) temp->data.dir=1;     //方向向下，用1表示
        else if(b==1) temp->data.dir=2; //方向向右，用2表示
        else if(a==-1) temp->data.dir=3;  //方向向上，用3表示
        else if(b==-1) temp->data.dir=4;  //方向向左，用4表示
        t.Push(temp->data);            //把新位置入栈
        delete temp;
    }

    //输出路径，包括行坐标，列坐标，下一个位置方向
    while(!t.empty())         //栈非空，继续输出
    {
        data=t.Pop();
        cout<<'('<<data.x<<','<<data.y<<','<<data.dir<<",";  //输出行坐标，列坐标
        switch(data.dir)   //输出相应的方向
        {
            case 1:cout<<"↓)\n";break;
            case 2:cout<<"→)\n";break;
            case 3:cout<<"↑)\n";break;
            case 4:cout<<"←)\n";break;
            case 0:cout<<")\n";break;
        }
    }
}

//恢复迷宫
void Restore(int **maze, int m, int n)       
{
    int i, j;
    for(i=0;i<m+2;i++)            //遍历指针
        for(j=0;j<n+2;j++) {
            if(maze[i][j]==-1)         //恢复探索过位置，即把-1恢复为0
                maze[i][j]=0;
        }
}