C++基于人工智能搜索策略解决农夫过河问题示例分享

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C++基于人工智能搜索策略解决农夫过河问题示例分享实例讲述了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 <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

  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C++基于人工智能搜索策略解决农夫过河问题示例分享所述对大家C++程序设计有所帮助。