C++基于人工智能搜索策略解决农夫过河问题示例

2023-09-19 20:37:04 169

本文实例讲述了C++基于人工智能搜索策略解决农夫过河问题。分享给大家供大家参考，具体如下：

问题描述

一农夫带着一头狼，一只羊和一个白菜过河，小船只能一次装载农夫和一样货物，狼会吃羊，羊会吃白菜，只有农夫在时才安全。现欲让所有物品包括农夫都安全过道河对岸，求最佳答案。

状态空间

用16*4的矩阵：a[16][4]，存放每一步的状态，第一列表示农夫的状态，第二列表示菜的状态，第三列表示羊的状态，第四列表示狐狸的状态，数组a里面的元素只为0或1，0代表在左岸，1代表在右岸。

初始状态a[0][0]=a[0][1]=a[0][2]=a[0][3]=0,目标状态是矩阵的某一行全为1。

操作规则

1.农夫做往返运动，即第i步中，a[i][0]=i%2。
2.每次农夫过河，可以选择带一件货物，也可以选择不带。
3.在农夫不在场的情况下，狼和羊不能在一起，羊和白菜不能在一起。

搜索策略

为了避免重复，我们将搜索过的状态放到set中，之后避开搜索这个状态即可。

我们使用深度优先搜索。搜索过程为：农夫做往返运动，当农夫从左岸到右岸时，优先选择带货物过河，当农夫从右岸到左岸时，优先选择不带货物过河。做出选择之后，前进一步，看看是否达到目标状态，如果没有达到，则农夫继续往返，知道搜索到目标状态，或者找不到解为止。

C++代码实现

#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
voidsearch(inti);
inta[16][4];
sets;
intb[16];
stringss[2];
stringt[4];
intk;
intlevel;
intcount1(inta[])//将当前状态转化为10进制数
{
returna[0]*8+a[1]*4+a[2]*2+a[3];
}
voidshow(inta[])//显示结果函数
{
cout<<"左边：";
for(inti=1;i<=3;i++)
if(a[i]==0)
cout<=level)//第i+1层将j带走时满足条件，则继续搜索第i+1层
{
s.insert(count1(a[i+1]));
b[i]=1;
cout<=level)
{
if(i==0)
cout<<"农夫从左边去右边，什么也不带";
else
cout<<"农夫从右边回左边，什么也不带";
show(a[i+1]);
s.insert(count1(a[i+1]));
search(i+1);
level++;
}
else
b[i]=0;
}
voidsearch(inti)//从第i层开始搜索判断第i+1层可能的情况
{
if(i>=16||count1(a[i])==15)
return;
for(intj=1;j<=3;j++)//用第i层来初始化第i+1层
{
a[i+1][j]=a[i][j];
}
b[i]=-1;
if(i%2==1)//在右岸，先考虑农夫什么也不带走
{
bringNothing(i);
if(b[i]==0)
bringSomething(i);
}
else{//在左岸，先考虑农夫会带走某一样东西。
bringSomething(i);
if(b[i]!=1)
bringNothing(i);
}
}
intmain()
{
ss[0]="农夫从左边去右边，带上";
ss[1]="农夫从右边回左边，带上";
t[1]="菜";
t[2]="羊";
t[3]="狐狸";
memset(a,0,sizeof(a));
for(inti=0;i<16;i++)
{
a[i][0]=i%2;
}
s.clear();
k=0;
level=0;
s.insert(0);//先将初始状态储存起来
search(0);//从第0层开始搜索
for(inti=0;i<16;i++)
{
for(intj=0;j<4;j++)
cout<
结果
农夫从右边回左边，什么也不带左边：菜狐狸右边：羊

农夫从左边去右边，带上菜左边：狐狸右边：菜羊

农夫从右边回左边，带上羊左边：羊狐狸右边：菜

农夫从左边去右边，带上狐狸左边：羊右边：菜狐狸

农夫从右边回左边，什么也不带左边：羊右边：菜狐狸

农夫从左边去右边，带上羊左边：右边：菜羊狐狸

0000
1010
0010
1110
0100
1101
0101
1111


希望本文所述对大家C++程序设计有所帮助。

C++基于人工智能搜索策略解决农夫过河问题示例

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