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
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#include <iostream>#include <cstring>#include <string>#include <set>using namespace std;void search(int i);int a[16][4];set<int> s;int b[16];string ss[2];string t[4];int k;int level;int count1(int a[])//将当前状态转化为10进制数 { return a[0]*8+a[1]*4+a[2]*2+a[3];}void show(int a[])//显示结果函数 { cout<<" 左边："; for(int i=1;i<=3;i++) if(a[i]==0) cout<<t[i]<<" "; cout<<" "; cout<<"右边："; for(int i=1;i<=3;i++) if(a[i]==1) cout<<t[i]<<" "; cout<<endl<<endl; }void bringSomething(int i)//假设农夫会带走某个东西 { for(int j=1;j<=3;j++) { if(a[i][j]==a[i][0])//若j原来和农夫同一个位置，则农夫有可能将j带走。 { a[i+1][j]=a[i+1][0];//假设将j带走 if((!(a[i+1][1]==a[i+1][2]&&a[i+1][1]!=a[i+1][0]||a[i+1][3]==a[i+1][2]&&a[i+1][2]!=a[i+1][0]))&&s.count(count1(a[i+1]))==0&&i>=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<<ss[a[i][0]]<<t[j]<<" "; show(a[i+1]); level++; search(i+1); } else //若不满足条件则恢复 { a[i+1][j]=a[i][j]; } } }}void bringNothing(int i)//假设农夫什么也不带走 { if((!(a[i+1][1]==a[i+1][2]&&a[i+1][1]!=a[i+1][0]||a[i+1][3]==a[i+1][2]&&a[i+1][2]!=a[i+1][0]))&&s.count(count1(a[i+1]))==0&&i>=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;}void search(int i)//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(int j=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); }}int main(){ 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(int i=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(int i=0;i<16;i++) { for(int j=0;j<4;j++) cout<<a[i][j]<<" "; cout<<endl; if(count1(a[i])==15) break; } return 0;} |
结果
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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0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 |
希望本文所述对大家C++程序设计有所帮助。
原文链接：http://blog.csdn.net/jiange_zh/article/details/49046971
