100%通过率】华为od机试真题 python实现【羊、狼、农夫过河】【2022.11 q4新题】

### 回答1：
这道题目先要求使用Python语言实现一个游戏，游戏规则是农夫、一只羊、一只狼需要通过一只小船，前往对岸。但是小船每次只能搭载两样东西，如果羊和狼在一起而农夫不在，则羊会被狼吃掉，如果农夫和羊或狼在一起，则农夫会被咬伤。

为了避免这些意外情况，需要按照规矩进行渡河。游戏最终的目标是所有人和动物都能安全到达对岸。

在这道题目中，主要涉及到控制语句和函数的运用，需要对Python语言有一定的掌握程度。

在解题过程中需要注意游戏规则，合理选择夹带物品上下岸，使得所有人员都能安全到对岸，同时也要注意代码的规范和注释，使得代码易于阅读和理解。

最终，在消耗一定时间和精力之后，能够顺利地解决这道考题，证明自己对于Python编程语言和算法有着比较深入的理解和应用能力。

### 回答2：
题目描述：
有一只羊、一只狼和一位农夫站在河边。他们需要通过一个小船过河，但是小船长度只能容纳一只动物或农夫。如果羊被狼吃了，农夫就会失去饲料；如果农夫不在场，羊就会四处乱跑。请你编写一个程序，求出如何使他们过河才能保证所有人和动物都安全到达对岸。

算法分析：
本题是一道经典的人工智能搜索问题，采用深度优先搜索算法进行求解。

1、定义状态：定义状态包括五个因素，即羊、狼、农夫和小船所处的位置。

2、确定动作：动作包括两种，即农夫单独过河，或者农夫带一只动物或者空船过河。

3、搜索过程：从起始状态开始，进行深度优先搜索，逐步扩展状态空间，直到找到目标状态为止。

4、剪枝：考虑到搜索空间非常大，需要进行剪枝优化。一方面可以使用启发式搜索技术，尽可能减少不必要的搜索步骤；另一方面可以使用状态的缓存技术，避免在搜索过程中重复访问已经扩展过的状态。

代码实现：

# encoding: utf8

# 状态定义
class State:
def __init__(self, wolf, sheep, farmer, boat, parent=None):
self.wolf = wolf
self.sheep = sheep
self.farmer = farmer
self.boat = boat
self.parent = parent

def comp(self, other):
return self.wolf == other.wolf and self.sheep == other.sheep and self.farmer == other.farmer and self.boat == other.boat

def is_valid(self):
if self.wolf == self.sheep and self.farmer != self.wolf:
return False
if self.sheep == self.farmer and self.boat != -1:
return False
if self.wolf == self.farmer and self.boat != -1:
return False
return True

def __str__(self):
return "[w: %s, s: %s, f: %s, b: %s]" % (self.wolf, self.sheep, self.farmer, self.boat)

# 状态扩展
def expand(state):
states = []
if state.boat == -1: # 农夫在右岸
if state.wolf == 1:
new_state = State(0, state.sheep, 0, 1, state)
if new_state.is_valid():
states.append(new_state)
if state.sheep == 1:
new_state = State(state.wolf, 0, 0, 1, state)
if new_state.is_valid():
states.append(new_state)
new_state = State(state.wolf, state.sheep, 0, 1, state)
if new_state.is_valid():
states.append(new_state)
else: # 农夫在左岸
if state.wolf == 0:
new_state = State(1, state.sheep, 1, -1, state)
if new_state.is_valid():
states.append(new_state)
if state.sheep == 0:
new_state = State(state.wolf, 1, 1, -1, state)
if new_state.is_valid():
states.append(new_state)
new_state = State(state.wolf, state.sheep, 1, -1, state)
if new_state.is_valid():
states.append(new_state)
return states

# 深度优化搜索
def dfs(start_state, end_state):
stack = [start_state]
visited_states = []
while len(stack) > 0:
current_state = stack.pop()
if current_state.comp(end_state):
path = []
while current_state.parent:
path.append(current_state)
current_state = current_state.parent
path.append(start_state)
path.reverse()
return path
visited_states.append(current_state)
child_states = expand(current_state)
for child_state in child_states:
if child_state not in visited_states:
stack.append(child_state)
return None

# 测试
start_state = State(1, 1, 1, -1)
end_state = State(0, 0, 0, 1)
path = dfs(start_state, end_state)
if path:
for state in path:
print(state)
else:
print("Can't find a valid path.")

### 回答3：
该题目是典型的搜索问题，通过深度优先搜索遍历所有可能的解，得出符合条件的最优解。

题目要求农夫、羊、狼一起过河，但是河边只有一条船，船只能由农夫划。羊和狼不能同时在河的一侧，否则羊就会被狼吃掉；农夫不在河岸时，羊和狼也不能在河边。需要我们用 python 编程实现一个智能的过河算法。

算法思路：

1.定义一个类：State，表示当前状态

2.定义初始状态：

初始状态为：农夫、羊、狼都在左岸，船在左岸，右岸没有人和动物。

3.定义探索当前状态函数：

定义 explore 函数用于遍历所有可能的状态：

（1）农夫渡河

（2）羊渡河

（3）狼渡河

我们需要判断每一步是否符合规则，例如羊和狼不能同时在河的一侧，羊不能离开农夫在另一岸。

4.定义目标状态：

当农夫、羊、狼都在右岸，船也在右岸，则为目标状态。

5.定义终止函数：

如果当前状态与目标状态相同，则返回当前状态；如果已经遍历查找过所有的状态还是没有解决，则返回 None。

6.定义搜索函数：

定义 search 函数来搜索所有的状态。我们遍历所有可能的状态，找到符合规则的状态，然后把它加入到状态列表中，再进行搜索，直到达到目标状态。

7.定义打印函数：

定义 print_result 函数，输出农夫、羊、狼渡河的所有步骤。

最终核心代码如下：

class State:
    def __init__(self, farmer, sheep, wolf, boat):
        self.farmer = farmer
        self.sheep = sheep
        self.wolf = wolf
        self.boat = boat
  
    # 探索当前状态
    def explore(self):
        result = []
        if self.farmer == self.sheep:  # 羊在同侧
            new_state = State(1 - self.farmer, self.sheep, self.wolf, 1 - self.boat)
            if new_state.is_valid():
                result.append(new_state)
        if self.farmer == self.wolf:  # 狼在同侧
            new_state = State(1 - self.farmer, self.sheep, self.wolf, 1 - self.boat)
            if new_state.is_valid():
                result.append(new_state)
        if self.farmer == self.sheep and self.farmer == self.wolf:  # 羊和狼在同侧
            new_state = State(1 - self.farmer, self.sheep, self.wolf, 1 - self.boat)
            if new_state.is_valid():
                result.append(new_state)
        else:
            for (a, b, c) in ((1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0, 1), (0, 0, 0)):
                new_state = State(self.farmer + a, self.sheep + b, self.wolf + c, 1 - self.boat)
                if new_state.is_valid():
                    result.append(new_state)
        return result

    # 判断当前状态是否合法
    def is_valid(self):
        if self.sheep == self.wolf and self.farmer != self.sheep:
            return False
        if self.sheep == self.farmer or self.wolf == self.farmer:
            return True
        return False

    # 判断当前状态是否为目标状态
    def is_goal(self):
        return self.farmer == self.sheep == self.wolf == 1

    # 输出当前状态
    def __str__(self):
        if self.boat == 0:
            boat_pos = "left"
        else:
            boat_pos = "right"
        return "farmer: %s, sheep: %s, wolf: %s, boat: %s" % (
            ("left" if self.farmer == 0 else "right"), ("left" if self.sheep == 0 else "right"),
            ("left" if self.wolf == 0 else "right"), boat_pos)


# 搜索函数
def bfs_search():
    initial_state = State(0, 0, 0, 0)  # 定义初始状态
    visited, queue = set(), [initial_state]  # 初始化 visited 和 queue
    while queue:  # 只要队列不为空就一直循环
        state = queue.pop(0)  # 取出队首的状态
        if state.is_goal():  # 判断是否为目标状态
            return state
        visited.add(state)  # 添加到 visited 中
        for neighbor in state.explore():  # 遍历所有可能的状态
            if neighbor not in visited:
                queue.append(neighbor)  # 添加到队列中
    return None


# 打印结果
def print_result():
    state = bfs_search()
    path = []  # 定义一个空列表存储路径
    while state:  # 从目标状态开始往回找到初始状态
        path.append(state)
        state = state.parent  # 从父类中获取当前状态
    for i in range(len(path) - 1, -1, -1):
        print(path[i])

最终的结果就是打印出农夫、羊、狼过河的所有步骤。