数据结构算法3_2 迷宫求解

//base.h
//公用的常量和类型
#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<string>
//状态码的定义
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1
#define OVERFLOW -2 
typedef int    Status;                //函数的返回值
typedef int DirectiveType;        //下一个通道方向
#define RANGE 100 //迷宫大小

//stack.h
//关于栈调用函数的定义
#define STACK_INIT_SIZE 100
#define STACKINCREMENT 10
//------------ 栈的顺序存储实现 ------------------------------
typedef struct{
 int row; //迷宫中的行
    int col; //迷宫中的列
}PosType;//坐标
typedef struct{
    int          step;    //当前位置在路径上的"序号"
    PosType      seat;    //当前的坐标位置
    DirectiveType   di;        //往下一个坐标位置的方向
}SElemType;//栈的元素类型
typedef struct{
    SElemType *base;
    SElemType *top;
    int stacksize;
}SqStack;
Status InitStack(SqStack &s){ //栈的初始化
    s.base = (SElemType * ) malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(SElemType));
    if(!s.base) exit(OVERFLOW);
    s.top=s.base;
    s.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
    return OK;
}//InitStack
Status GetTop(SqStack s, SElemType &e ){
    if( s.top == s.base) return ERROR;
    e = *(s.top-1);
    return OK;
}//GetTop
Status Push(SqStack &s, SElemType e){
    if(s.top-s.base >= s.stacksize){    //栈满，追加存储空间
        s.base = (SElemType *)realloc(s.base,(s.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));
        if(!s.base) exit(OVERFLOW);
        s.top = s.base + s.stacksize;
        s.stacksize += STACKINCREMENT;
    }
    *s.top++ = e;
    return OK;
}//Push
Status Pop(SqStack &s, SElemType &e){
    if(s.top==s.base)return ERROR;
    e = * --s.top;
    return OK;
}//Pop
int StackEmpty(SqStack s){
    return s.base == s.top;
}//StackEmpty

//maze.h
//自定义的一些函数的定义
#define ROW 10 //迷宫的行数
#define COL 10 //迷宫的列数
typedef struct{
    int m,n;
    int arr[RANGE][RANGE];
}MazeType;            //迷宫类型
Status InitMaze(MazeType &maze, int a[][COL], int row, int col){
    //设置迷宫maze的初值,包括加上边缘一圈的值
    for(int i=1;i<=row;i++){
        for(int j=1;j<=col;j++){
            maze.arr[i][j] = a[i-1][j-1];
        }
    }
    //加上围墙
    for(int j=0;j<=col+1;j++){
        maze.arr[0][j] = maze.arr[row+1][j]=1;
    }
    for(int i=0;i<=row+1;i++){
        maze.arr[i][0] = maze.arr[i][col+1]=1;
    }
    maze.m = row, maze.n = col;
    return OK;
}//InitMaze
Status Pass(MazeType maze,PosType curpos){ //判断当前节点是否通过
    if(maze.arr[curpos.row][curpos.col] == 0)
  return 1;
 else return 0;
}//Pass(Maze
Status FootPrint(MazeType &maze,PosType curpos){ //留下足迹
    maze.arr[curpos.row][curpos.col]=2;//走过且走得通
    return OK;
}//FootPrint
Status MarkPrint(MazeType &maze,PosType curpos){//留下不能通过的标记
    maze.arr[curpos.row][curpos.col]=3;  //走过但走不通
    return OK;
}//MarkPrint
SElemType CreateSElem(int step, PosType pos, int di){   
    SElemType e;
    e.step = step;
 e.seat = pos;
 e.di = di;
    return e;
}//CreateSElem
PosType NextPos(PosType curpos, DirectiveType di){//返回当前节点的下一节点
    PosType pos = curpos;
    switch(di)
    {
    case 1:        //东
        pos.col++;
        break;
    case 2:        //南
        pos.row++;
        break;
    case 3:        //西
        pos.col--;
        break;
    case 4:        //北
        pos.row--;
        break;
    }
    return pos;
}//NextPos
Status PosEquare(PosType pos1, PosType pos2){//判断两节点是否相等
    if(pos1.row==pos2.row && pos1.col==pos2.col)
  return 1;
 else return 0;
}//PosEquare
void PrintMaze(MazeType maze,int row,int col){//打印路径
 int i,j;
 printf(" ");
 for(i=0;i<=COL+1;i++)//打印列数名
  printf("-",i);
 printf("\n");
    for(i=0;i<=row+1;i++){
  printf("=",i);//打印行数名
        for(j=0;j<=col+1;j++){
            switch(maze.arr[i][j]){
            case 0:
                printf(" ");//没走过，但是通路
                break;
            case 2:
                printf("* ");//走过且走得通
                break;
            case 3:
                printf("@ ");//走过但走不通
                break;
            case 1:
                printf("# ");//障碍
                break;
  // default: break;
            } //switch 
        }//for
  printf("\n");
    }//for
}//PrintMaze
Status MazePath(MazeType &maze,PosType start, PosType end){ //求解迷宫maze中,从入口start到出口end的一条路径
    SqStack s; SElemType e;
    InitStack(s);
    PosType curpos = start;
    int curstep = 1;                //探索第一部
    do{
        if( Pass(maze,curpos) ){    //如果当前位置可以通过,即是未曾走到的通道块
            FootPrint(maze,curpos);            //留下足迹
            e = CreateSElem(curstep,curpos,1);    //创建元素
            Push(s,e);
            if( PosEquare(curpos,end) )    return TRUE;
            curpos =NextPos(curpos,1);            //获得下一节点:当前位置的东邻
            curstep++;                            //探索下一步
        }else{                        //当前位置不能通过
            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,并退回一步
                }
                if(e.di<4){
                    e.di++; Push(s,e);            //换一个方向探索
                    curpos = NextPos(e.seat,e.di);    //设定当前位置是该方向上的相邻块
                }//if
            }//if
        }//else
    }while(!StackEmpty(s));
    return FALSE;
}

//测试迷宫程序，也就是主程序
//main.cpp
#include "base.h" 
#include "stack.h" 
#include "maze.h" 
int main(){ 
 char cmd;
 int i;
 PosType start,end;
 MazeType maze;
    int a[ROW][COL]={
     {0,0,1,0,0,0,0,1,0,1},
     {1,0,1,0,1,1,0,1,1,0},
     {1,0,0,0,1,1,0,0,0,1},
     {0,1,0,1,1,0,0,1,1,1},
     {0,1,0,0,1,1,0,1,0,0},
     {1,0,1,0,1,1,0,0,1,0},
     {0,1,1,0,0,0,1,0,1,1},
     {0,1,0,1,1,0,0,0,0,0},
     {0,1,1,0,0,1,1,1,1,0},
     {1,0,1,0,1,1,0,0,1,0}
     };
 printf("\n----------原始迷宫(不加外围围墙)(0 表示通路，1 表示障碍)---------\n");
 printf(" ");
 for(i=1;i<=COL;i++)
  printf("-",i);//打印列数名
 printf("\n");
 for(i=0;i<ROW;i++){
  printf("=",i+1);//打印行数名
  for(int j=0;j<COL;j++)
   printf("-",a[i][j]); //打印迷宫
  printf("\n");
 }//打印出原始迷宫
    InitMaze(maze,a,ROW,COL);
 do{
  int flag=0;
  do{
   printf("\n输入迷宫入口坐标( <1,1>到<10,10>之间 ): ");
   scanf_s("%d%d",&start.row,&start.col);
   if(start.col>maze.n || start.row>maze.m ||start.col<=0||start.row<=0){
    printf("越界!");
    flag=1;
   }
   else flag=0;
  }while(flag);
  do{
   printf("输入迷宫出口坐标( <1,1>到<10,10>之间 ): ");
   scanf_s("%d%d",&end.row , &end.col);
   if( end.col>maze.n || end.row>maze.m ||end.col<=0||end.row<=0){
    printf("越界!\n");
    flag=1;
   }
   else flag=0;
  }while(flag);
  if(MazePath(maze,start,end)){
   printf("\n-----上帝与你同在，从当前入口到出口有通路(加上了外围围墙)( * 组成的路径)----------\n");
   PrintMaze(maze,ROW,COL);
  // printf("\n----显然，有缺陷，当有两条通路时，此算法无法判断哪条更近!(以后将会改进)----\n");
  }
  else printf("\n---------你死定了!从当前入口到出口没有通路!-----\n");
  printf("\n To be Continue ?y(Y)/n: ");
  scanf_s(" %c",&cmd);
 }while(cmd=='Y'||cmd=='y');
  return 0;
}