八数码可视化求解及代码

时间: 2023-09-24 16:11:48 浏览: 113
八数码问题可以使用搜索算法求解,比较常用的有A*算法、IDA*算法、BFS等。这里提供一个使用BFS算法求解八数码问题的Python代码实现,包括八数码状态的表示、判断是否可解、BFS求解等功能。 ```python # 使用BFS算法求解八数码问题 from queue import Queue # 定义八数码状态类 class State: def __init__(self, s, step=0, pre=None): self.s = s # 八数码状态 self.step = step # 步数 self.pre = pre # 前一状态 # 判断当前状态是否为目标状态 def is_target(self, target): return self.s == target # 获取当前状态的所有后继状态 def get_next_states(self): next_states = [] zero_index = self.s.index(0) # 获取空格的位置 if zero_index == 0: next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 1), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 3), self.step + 1, self)) elif zero_index == 1: next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 0), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 2), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 4), self.step + 1, self)) elif zero_index == 2: next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 1), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 5), self.step + 1, self)) elif zero_index == 3: next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 0), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 4), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 6), self.step + 1, self)) elif zero_index == 4: next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 1), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 3), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 5), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 7), self.step + 1, self)) elif zero_index == 5: next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 2), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 4), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 8), self.step + 1, self)) elif zero_index == 6: next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 3), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 7), self.step + 1, self)) elif zero_index == 7: next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 4), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 6), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 8), self.step + 1, self)) elif zero_index == 8: next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 5), self.step + 1, self)) next_states.append(State(self.swap(self.s, zero_index, 7), self.step + 1, self)) return next_states # 交换列表中的两个元素 def swap(self, s, i, j): s = list(s) s[i], s[j] = s[j], s[i] return tuple(s) # 判断八数码是否可解 def is_solvable(s): inv = 0 for i in range(8): for j in range(i + 1, 9): if s[j] and s[i] and s[i] > s[j]: inv += 1 return inv % 2 == 0 # BFS求解八数码问题 def bfs(start, target): q = Queue() visited = set() q.put(start) visited.add(start.s) while not q.empty(): cur = q.get() if cur.is_target(target): return cur for next_state in cur.get_next_states(): if next_state.s not in visited: q.put(next_state) visited.add(next_state.s) return None # 测试 if __name__ == '__main__': start = State((2, 8, 3, 1, 6, 4, 7, 0, 5)) # 初始状态 target = (1, 2, 3, 8, 0, 4, 7, 6, 5) # 目标状态 if not is_solvable(start.s): print("无解") else: res = bfs(start, target) if res: # 打印求解路径 path = [] while res: path.append(res.s) res = res.pre path.reverse() for p in path: print(p[0:3]) print(p[3:6]) print(p[6:9]) print() else: print("无解") ``` 这段代码实现了八数码状态的表示、判断是否可解、BFS求解等功能,可以通过调用`bfs`函数来求解八数码问题。当八数码问题无解时,程序会输出“无解”;当八数码问题有解时,程序会输出求解路径。
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