数据结构实验报告——栈和队列.docx

数据结构实验报告主要探讨了如何使用栈和队列来解决实际问题，特别是迷宫求解问题。在这个实验中，学生需要掌握栈和队列的基本操作，以及如何利用它们来实现有效的算法。 栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，常用于递归和回溯等操作。在迷宫求解问题中，虽然直接使用递归可以找到一条路径，但不一定是最短路径。因此，实验选择了队列作为主要的数据结构。 队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，适合进行广度优先搜索（BFS）。在迷宫问题中，BFS算法能够确保找到最短的路径。实验中，通过定义一个结构体Node来存储节点信息，包括节点的坐标(x, y)，在队列中的序号，以及父节点的序号。这样，队列中的每个元素都能记录路径信息。 关键算法1是广度优先搜索（BFS），通过队列实现。当一个新的未访问节点被加入队列时，会记录其父节点的信息，便于后续回溯最短路径。C++实现中，使用了一个Node类型的数组Q作为队列。 关键算法2是遍历相邻位置并入队。这个函数GetNextPos根据当前坐标和方向计数器更新坐标，将没有走过的位置添加到队列中，以扩展搜索树。 关键算法3是具体的BFS算法实现。起点被标记为已访问并入队，然后在一个循环中不断从队列头部取出节点，检查其相邻位置，并将未访问的相邻节点入队。当搜索到出口节点时，BFS停止，此时找到的路径即为最短路径。 关键算法4是反向追溯最短路径。从队列的尾部开始，根据每个节点的父节点信息，可以逆序回溯到起点，从而标记出最短路径。 在实验过程中，学生还需要熟练运用指针、模板类以及异常处理，这些都是C++编程中的重要概念。通过这个实验，学生不仅能够理解栈和队列的基本操作，还能学会如何运用这些数据结构来解决实际问题，如路径搜索，这对于理解和设计复杂算法具有重要意义。