C数据结构与算法——队列 应用（C语言纯享版 迷宫）

实验任务

(1) 掌握顺序循环队列及其C语言的表示；
(2) 掌握入队、出队等基本算法的实现；
(3) 掌握顺序循环队列的基本应用（求解迷宫通路）。

实验内容

  • 使用C语言实现顺序循环队列的类型定义与算法函数；
  • 编写main()函数并根据需要修改、补充相关的类型定义与函数，以实现“求解迷宫通路”问题：
  • 求解迷宫通路问题描述：
    • 给定一个M×N的迷宫图，指定一个入口与一个出口；
    • 规定行走规则为：按“上右下左”优先顺序向相邻空位移动1格，用（i，j）表示迷宫中的第i行第j列的一个方块
    • 在迷宫外围加上围墙；
  • 实现指定入口和出口的固定迷宫；
  • 实现随机入口和出口的固定迷宫；
  • 实现障碍、入口和出口都随机的迷宫。

实验源码

注意：必须在Dos窗口下运行，并且以管理员身份打开Dos窗口最佳

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include "windows.h"#define MAXSIZE 1000
#define ROW 15
#define LINE 15
#define RATIO 0.6875 // 44/64的比例
#define COORDINATE -1 // 坐标默认 值
#define DISTOP 5 // 迷宫距离顶端距离格数#define PASS 0 // 通路
#define WALL 1 // 墙
#define ENTRY 2 // 入口
#define EXIT 3 // 出口
#define DEAD 5 // 死路// 延时设置
int walkDelay = 500;
int dirDelay = 1000;typedef struct Box {int x;           // 点的横坐标（行）int y;           // 点的纵坐标（列）int pre;         // 上一个点的下标
} Box;typedef struct {Box *base;int front;int rear;
} SqQueue;void Map(int map[][LINE]); // 生成地图void KnuthShuffle(int map[], int length); // 洗牌算法void swapInt(int *a, int *b); // 辅助洗牌算法 交换void PrintMap(int map[][LINE]); // 打印迷宫地图boolean InitQueue(SqQueue *queue); // 循环队列的初始化void Walk(SqQueue *queue, int in_x, int in_y, int map[][LINE]); // 移动迷宫boolean EnQueue(SqQueue *queue, Box node); // 循环队列入队列boolean IsFull(SqQueue *queue); // 判队满boolean IsEmpty(SqQueue *queue); // 判队空Box DeQueue(SqQueue *queue); // 循环队列出队列void ShowPath(SqQueue *queue, int end); // 求解最短路径void Color(short x); // 自定义函根据参数改变颜色void DirTest(int map[][LINE], int dir, int j, int k); // 方向试探void DeadPath(int j, int k); // 置为死路void GotoXY(int x, int y); // 将光标移至屏幕 第x列，第y行 处void DisplayQueue(SqQueue *queue); // 队列动态展示void HideCursor(void); // 隐藏光标/*** <h2>顺序队列实验</h2>* <h3>随机迷宫问题</h3>* <h3>注意：请在Dos窗口下运行</h3>* <h4>非循环队列，并不是真的退出队列</h4>* @return 0*/
int main() {GotoXY(0, 0);Color(9);printf("  使用队列解决迷宫通路问题 \n");GotoXY(0, 1);printf("==============================\n");GotoXY(0, 2);Color(12);printf("Ｘ--走过的无效通路");Color(9);printf("  囚--起点\n");GotoXY(0, 3);Color(13);printf("Ｏ--走过的有效通路");Color(11);printf("  口--终点\n");GotoXY(0, 4);printf("------------------------------\n");srand(time(NULL));int map[ROW][LINE];Map(map);PrintMap(map);SqQueue queue;if (!(InitQueue(&queue))) {printf("队列初始化失败~~\n");return 0;}int in_x, in_y;for (int i = 0; i < ROW; i++) {for (int j = 0; j < LINE; j++) {if (map[i][j] == ENTRY) {in_x = i;in_y = j;}}}HideCursor();DisplayQueue(&queue);Walk(&queue, in_x, in_y, map);getchar();
}void Map(int map[][LINE]) {int length = (ROW - 2) * (LINE - 2); // 8 * 8 内区域int randArr[length];for (int i = 0; i < length; i++) {if (i == 0) {randArr[i++] = ENTRY;randArr[i++] = EXIT;}if (i < (length * RATIO) + 2) {randArr[i] = PASS;} else {randArr[i] = WALL;}}KnuthShuffle(randArr, length); // 打乱 内区域// 赋值整张地图for (int i = 0; i < ROW; i++) {for (int j = 0; j < LINE; j++) {// 这里一个小技巧：只要前面四个表达式一个为假，说明未到边界赋值，保证Length不会越界if (i != 0 && i != ROW - 1 && j != 0 && j != LINE - 1 && length--) {map[i][j] = randArr[length];} else {map[i][j] = WALL;}}}
}void KnuthShuffle(int map[], int length) {for (int i = length - 1; i >= 1; i--) {swapInt(&map[i], &map[rand() % (i + 1)]);}
}void swapInt(int *a, int *b) {int t;t = *a;*a = *b;*b = t;
}void PrintMap(int map[][LINE]) {for (int i = 0; i < ROW; i++) {for (int j = 0; j < LINE; j++) {GotoXY(j * 2, i + DISTOP);switch (map[i][j]) {case PASS:printf("　");break;case WALL:Color(10);printf("围");break;case ENTRY:Color(9);printf("囚");break;case EXIT:Color(11);printf("口");break;}}printf("\n");}Sleep(3000);
}boolean InitQueue(SqQueue *queue) {queue->base = (Box *) malloc(sizeof(Box) * MAXSIZE);if (!(queue->base)) {return FALSE;}queue->front = queue->rear = 0;return TRUE;
}void Walk(SqQueue *queue, int in_x, int in_y, int map[][LINE]) {// 起点先入队列Box node; // 生成当前位置(起点)node.x = in_x;node.y = in_y;node.pre = COORDINATE; // 起点位置下标 -1EnQueue(queue, node); // 起点入队列while (!(IsEmpty(queue))) { // 无路可走的情况，回到起点node = DeQueue(queue); // 取出队头位置 队头指针front++if (map[node.x][node.y] == EXIT) { // 判断当前位置是否是终点ShowPath(queue, queue->front);return;}int dir; // 装方向Box tNode; // 生成下一个位置for (dir = 0; dir < 4; dir++) { // 判断当前位置各个方向是否可走switch (dir) {case 0:tNode.x = node.x - 1;tNode.y = node.y;DirTest(map, dir, node.x, node.y);break;case 1:tNode.x = node.x;tNode.y = node.y + 1;DirTest(map, dir, node.x, node.y);break;case 2:tNode.x = node.x + 1;tNode.y = node.y;DirTest(map, dir, node.x, node.y);break;case 3:tNode.x = node.x;tNode.y = node.y - 1;DirTest(map, dir, node.x, node.y);break;}if (map[tNode.x][tNode.y] == PASS || map[tNode.x][tNode.y] == EXIT) { // 判断这个方向 是否可走tNode.pre = queue->front - 1; // 把节点位置的下标给 新位置EnQueue(queue, tNode); // 入队if (map[tNode.x][tNode.y] == PASS) {map[tNode.x][tNode.y] = DEAD;DeadPath(tNode.x, tNode.y);}}}}// 这里加二号条件的原因是：此程序使用的是终点出队列即停止，但是也不排除 到终点即为空if (IsEmpty(queue) && map[node.x][node.y] != EXIT) {GotoXY(0, ROW + DISTOP + 2);Color(12);printf("\t无路可走，死翘翘了~~\n");}
}boolean EnQueue(SqQueue *queue, Box node) {if (IsFull(queue)) {return FALSE;}queue->base[queue->rear] = node; // 新元素插入队尾queue->rear = queue->rear + 1; // 队尾指针加 1DisplayQueue(queue);return TRUE;
}boolean IsFull(SqQueue *queue) {return queue->rear + 1 == queue->front; // 非循环队列
}boolean IsEmpty(SqQueue *queue) {return queue->rear == queue->front;
}Box DeQueue(SqQueue *queue) {Box box = queue->base[queue->front++];DisplayQueue(queue);return box; // 取出队头元素，并把其出队列
}void ShowPath(SqQueue *queue, int end) {int i, tmp;for (i = end - 1; i >= 0;) {tmp = queue->base[i].pre;queue->base[i].pre = COORDINATE;i = tmp;}int count = 0, ti;for (i = 1; i < end; i++) { // i = 1, 保证不是终点即可if (queue->base[i].pre == COORDINATE) {if (count == 0) {GotoXY(LINE * 2 + 35, DISTOP - 1);printf("↓ 路径打印 ↓");GotoXY(LINE * 2 + 35, DISTOP);printf("|__i__j__pre__|");}count++;GotoXY(LINE * 2 + 35, DISTOP + count);printf("|_____________|\n");Color(11);GotoXY(LINE * 2 + 35 + 3, DISTOP + count);printf("%d", queue->base[i].x);GotoXY(LINE * 2 + 35 + 7, DISTOP + count);printf("%d", queue->base[i].y);GotoXY(LINE * 2 + 35 + 10, DISTOP + count);printf("%d", queue->base[i].pre);if (count == 1) {ti = i;continue;}GotoXY(queue->base[ti].y * 2, queue->base[ti].x + DISTOP);Color(15);if (queue->base[i].x - queue->base[ti].x == -1 &&queue->base[i].y - queue->base[ti].y == 0) {printf("↑");} else if (queue->base[i].x - queue->base[ti].x == 0 &&queue->base[i].y - queue->base[ti].y == 1) {printf("→");} else if (queue->base[i].x - queue->base[ti].x == 1 &&queue->base[i].y - queue->base[ti].y == 0) {printf("↓");} else {printf("←");}ti = i;}}
}void Color(short x) {if (x >= 0 && x <= 15) { // 参数在0-15的范围颜色SetConsoleTextAttribute( // 调用设置控制台文本属性函数(调用获取句柄函数(不理解), 不理解)GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), x);    // 只有一个参数，改变字体颜色} else { // 默认的颜色白色SetConsoleTextAttribute(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), 7);}
}void DirTest(int map[][LINE], int dir, int j, int k) {GotoXY(k * 2, j + DISTOP);Color(15);switch (dir) {case 0:printf("↑");break;case 1:printf("→");break;case 2:printf("↓");break;case 3:printf("←");break;}Sleep(dirDelay);GotoXY(k * 2, j + DISTOP);Color(13);switch (map[j][k]) {case ENTRY:Color(9);printf("囚");break;case DEAD:Color(12);printf("Ｘ");break;}
}void DeadPath(int j, int k) {GotoXY(k * 2, j + DISTOP);Color(12);printf("Ｘ");Sleep(walkDelay);
}void GotoXY(int x, int y) {COORD pos = {x, y}; // 坐标HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE); // 获取句柄（标准输出句柄）SetConsoleCursorPosition(hOut, pos); // 设置控制台光标位置
}void DisplayQueue(SqQueue *queue) {int len = ROW - 1;Color(12);GotoXY(LINE * 2 + 10, DISTOP);printf("|__i__j__di__| <- top");for (int j = 1; j <= len; j++) {GotoXY(LINE * 2 + 10, DISTOP + j);printf("|____________|\n");}int length = queue->rear;for (int i = 0; i < length; i++, len--) {if (len == 0) {len = ROW - 1;for (int j = 1; j <= len; j++) {GotoXY(LINE * 2 + 10, DISTOP + j);printf("|____________|\n");}}Color(11);GotoXY(LINE * 2 + 10 + 3, DISTOP + len);printf("%d", queue->base[i].x);GotoXY(LINE * 2 + 10 + 7, DISTOP + len);printf("%d", queue->base[i].y);GotoXY(LINE * 2 + 10 + 10, DISTOP + len);printf("%d", queue->base[i].pre);}
}void HideCursor(void) {CONSOLE_CURSOR_INFO cursor_info = {1, 0};SetConsoleCursorInfo(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), &cursor_info);
}

实验结果

在这里插入图片描述

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