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#数据结构#深度优先(栈)和广度优先(队列)解决农夫问题

(2012-05-01 18:28:30)
标签:

农夫问题

狼、羊和白菜

深度优先

广度优先

数据结构

农夫过河

队列

分类: 代码*Code

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,求最佳算法。

解法如下:
1.农夫带羊过去,自己回来
2.农夫带狼过去,带羊回来
3.农夫带白菜过去,自己回来
4.农夫带羊过去
全部安全过岸.

 

深度优先搜索方法:首先扩展最新产生的结点,每层只对一个结点进行扩展,除非搜索失败或以达到预先约定的最大深度,才会退回去搜索原来来忽略的结点。

广度优先搜索方法:以接近起始结点的程度依次扩展结点,即对下一层结点搜索前,必须先搜索完本层所有结点。

 

深度优先(栈)源代码:

#include<iostream>

 

using namespace std;

 

#define VertexNum 16 //最大顶点数 

 

typedef struct  // 图的顶点 

   

int farmer; // 农夫

int wolf; // 

int sheep; // 

int veget; // 白菜

}Vertex; 

 

 

typedef struct 

  

int vertexNum; // 图的当前顶点数     

Vertex vertex[VertexNum]; // 顶点向量(代表顶点)    

bool Edge[VertexNum][VertexNum]; // 邻接矩阵用于存储图中的边,其矩阵元素个数取决于顶点个数,与边数无关 

}AdjGraph; // 定义图的邻接矩阵存储结构 

 

 

bool visited[VertexNum] {false}; // 对已访问的顶点进行标记(图的遍历) 

int retPath[VertexNum] {-1}; // 保存DFS搜索到的路径,即与某顶点到下一顶点的路径 

 

 

// 查找顶点(FWSV)在顶点向量中的位置 

int locate(AdjGraph *graph, int farmer, int wolf, int sheep, int veget)

{

// 0开始查找

for (int 0; graph->vertexNum; i++)        

{

if graph->vertex[i].farmer == farmer && graph->vertex[i].wolf == wolf 

&& graph->vertex[i].sheep == sheep && graph->vertex[i].veget == veget   

{

return i; //返回当前位置        

}

}

 

return -1;  //没有找到此顶点 

 

 

 

// 判断目前的(FWSV)是否安全 

bool isSafe(int farmer, int wolf, int sheep, int veget) 

    

//当农夫与羊不在一起时,狼与羊或羊与白菜在一起是不安全的

if farmer != sheep && (wolf == sheep || sheep == veget)    

{

return false;

}

else     

{

return true; // 安全返回true

}

 

 

 

// 判断状态i与状态j之间是否可转换 

bool isConnect(AdjGraph *graph, int i, int j)

   

int 0;    

 

if (graph->vertex[i].wolf != graph->vertex[j].wolf) 

{

k++;   

}

 

if (graph->vertex[i].sheep != graph->vertex[j].sheep)  

{

k++;

}

 

if (graph->vertex[i].veget != graph->vertex[j].veget)   

{

k++;   

}

 

// 以上三个条件不同时满足两个且农夫状态改变时,返回真也即农夫每次只能带一件东西过桥        

if (graph->vertex[i].farmer != graph->vertex[j].farmer && <= 1)    

{

return true;  

}

else     

{

return false; 

}

 

 

 

// 创建连接图

void CreateG(AdjGraph *graph)

  

int 0;

int 0;  

 

// 生成所有安全的图的顶点   

for (int farmer 0; farmer <= 1; farmer++)      

{

for (int wolf 0; wolf <= 1; wolf++)   

{

for (int sheep 0; sheep <= 1; sheep++)  

{

for (int veget 0; veget <= 1; veget++)  

{

if (isSafe(farmer, wolf, sheep, veget))             

                    

graph->vertex[i].farmer farmer;           

graph->vertex[i].wolf wolf;                

graph->vertex[i].sheep sheep;                   

graph->vertex[i].veget veget;                    

i++;                 

  

}

}

}

}

 

// 邻接矩阵初始化即建立邻接矩阵     

graph->vertexNum i;    

for (i 0; graph->vertexNum; i++)  

{

for (j 0; graph->vertexNum; j++)        

{

// 状态i与状态j之间可转化,初始化为1,否则为   

if (isConnect(graph, i, j))   

{

graph->Edge[i][j] graph->Edge[j][i] true;    

}

else           

{

graph->Edge[i][j] graph->Edge[j][i] false;    

}

}

}

 

return; 

 

 

 

// 判断在河的那一边

char* judgement(int state)

{

return (0 == state) "左岸"右岸);

}

 

 

// 输出从uv的简单路径,即顶点序列中不重复出现的路径 

void printPath(AdjGraph *graph, int start, int end) 

  

int start;   

 

cout << "farmer" << ", wolf" << ", sheep" << ", veget" << endl;

 

while (i != end)

  

cout << "(" << judgement(graph->vertex[i].farmer) << ",  << judgement(graph->vertex[i].wolf)

<< ", << judgement(graph->vertex[i].sheep) << ",  << judgement(graph->vertex[i].veget) << ")";     

cout << endl;

 

retPath[i];    

}

 

cout << "(" << judgement(graph->vertex[i].farmer) << ",  << judgement(graph->vertex[i].wolf)

<< ", << judgement(graph->vertex[i].sheep) << ",  << judgement(graph->vertex[i].veget) << ")";

cout << endl; 

 

 

 

// 深度优先搜索从uv的简单路径 //DFS--Depth First Search 

void dfsPath(AdjGraph *graph, int start, int end)

   

int 0;     

visited[start] true;  //标记已访问过的顶点    

 

if (start == end)

{

return ;

}

 

for (i 0; graph->vertexNum; i++)    

{

if (graph->Edge[start][i] && !visited[i])      

         

retPath[start] i;      

dfsPath(graph, i, end);         

}

}

 

 

 

 

int main() 

   

AdjGraph graph;    

CreateG(&graph);   

 

int start locate(&graph, 0, 0, 0, 0); 

int end locate(&graph, 1, 1, 1, 1);   

dfsPath(&graph, start, end);    

 

if (visited[end])   // 有结果  

{

printPath(&graph, start, end);   

return 0;

}

 

return -1; 

 

输出结果:

http://s6/middle/8292a06agbef72735c565&690

广度优先(队列)源代码:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

#define  MAXNUM   20

typedef int DataType;
struct  SeqQueue {             
    int  f, r;
    DataType q[MAXNUM];
};

typedef struct SeqQueue *PSeqQueue;    

PSeqQueue createEmptyQueue_seq( void ) {
    PSeqQueue paqu = (PSeqQueue)malloc(sizeof(struct SeqQueue));
    if (paqu == NULL)
        printf("Out of space!! \n");
    else
        paqu->f = paqu->r = 0;
    return (paqu);
}

int isEmptyQueue_seq( PSeqQueue paqu ) {
    return paqu->f == paqu->r;
}

void  enQueue_seq( PSeqQueue paqu, DataType x ) {
    if ( (paqu->r + 1) % MAXNUM == paqu->f  )
        printf( "Full queue.\n" );
    else {
        paqu->q[paqu->r] = x;
        paqu->r = (paqu->r + 1) % MAXNUM;
    }
}


void  deQueue_seq( PSeqQueue paqu ) {
    if( paqu->f == paqu->r )
        printf( "Empty Queue.\n" );
    else
        paqu->f = (paqu->f + 1) % MAXNUM;
}


DataType  frontQueue_seq( PSeqQueue paqu ) {
    return (paqu->q[paqu->f]);
}

int farmer(int location) {
    return 0 != (location & 0x08);
}

int wolf(int location) {
    return 0 != (location & 0x04);
}

int cabbage(int location) {
    return 0 != (location & 0x02);
}

int goat(int location) {
    return 0 !=(location & 0x01);
}


int safe(int location) {
   
    if ((goat(location) == cabbage(location)) &&
          (goat(location) != farmer(location)) )
        return 0;
   
    if ((goat(location) == wolf(location)) &&
          (goat(location) != farmer(location)))
        return 0;
    return 1;   
}


void farmerProblem( ) {
    int movers, i, location, newlocation;
    int route[16];       
    PSeqQueue moveTo;
   
    moveTo = createEmptyQueue_seq( );
    enQueue_seq(moveTo, 0x00);
    for (i = 0; i < 16; i++) route[i] = -1;
    route[0]=0;

   
    while (!isEmptyQueue_seq(moveTo)&&(route[15] == -1)) {
       
        location = frontQueue_seq(moveTo);
        deQueue_seq(moveTo);
        for (movers = 1; movers <= 8; movers <<= 1) {
           
            if ((0 != (location & 0x08)) == (0 != (location & movers))) {
                newlocation = location^(0x08|movers);
                if (safe(newlocation) && (route[newlocation] == -1)) {
                    route[newlocation] = location;
                    enQueue_seq(moveTo, newlocation);
                }
            }
        }
    }

   
    if(route[15] != -1) {
        printf("The reverse path is : \n");
        for(location = 15; location >= 0; location = route[location]) {
            printf("The location is : %d\n",location);
            if (location == 0) return;
        }
    }
    else
        printf("No solution.\n");
}


int main() {
    farmerProblem( );
    return 0;
}

输出结果:

http://s1/middle/8292a06agbef747f3b590&690



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