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 };
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 end_x, int end_y) {//迷宫的入口和出口坐标 int i, j, k = 0;//ij表示目前的坐标 int tep_di, next_x, next_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。 Maze[star_x][star_y] = -1;//-1表示走过； while (!StackEmpty()) {//栈不为空 GetTop(temp); i = temp.x, j = temp.y, tep_di = temp.di; if (i == end_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 //输出图像 cout << "\n" << "*表示路线" << endl; for (int a = 0; a < 10; a++) { for (int b = 0; b < 10; b++) { if (Maze[a][b] == -1) { cout << '*' << "\t"; } else cout << Maze[a][b] << "\t"; if (b == 9)cout << endl; } } return true; } flag = 1; while (tep_di < 4 && flag) { tep_di++; if (tep_di == 0) { next_x = i; next_y = j + 1; } else if (tep_di == 1) { next_x = i + 1; next_y = j; } else if (tep_di == 2) { next_x = i; next_y = j - 1; } else { next_x = i - 1; next_y = j; } if (Maze[next_x][next_y] == 0) flag = 0; } 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 = next_y, temp.di = -1; Push(temp);//这次坐标入栈 Maze[next_x][next_y] = -1;//当前坐标标记为走过。 } else { Pop(temp); Maze[temp.x][temp.y] = 0; } } cout << "没有找到对应的出口" << endl; free_Stack();//释放申请的堆空间 return false; } };
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; }
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; }
2.2（8,2）是终点
int main() { boos L1; L1.findMaze(1,1,8,2); system("pause"); return 0; }
3.出口不通的情况：
int main() { boos L1; L1.findMaze(1,1,9,9); system("pause"); return 0; }
