野人传教士问题java

时间: 2023-10-11 19:16:24 浏览: 36
野人传教士问题是一个经典的人工智能问题,可以使用深度优先搜索、广度优先搜索、A*算法等多种算法进行求解。下面是一个使用深度优先搜索算法求解野人传教士问题的Java代码示例: ```java import java.util.ArrayDeque; import java.util.Deque; import java.util.HashSet; import java.util.Set; public class MissionariesAndCannibals { private static final int NUM_MISSIONARIES = 3; private static final int NUM_CANNIBALS = 3; private static final int BOAT_CAPACITY = 2; private static final State INITIAL_STATE = new State(NUM_MISSIONARIES, NUM_CANNIBALS, true); public static void main(String[] args) { Deque<State> stack = new ArrayDeque<>(); Set<State> visited = new HashSet<>(); stack.push(INITIAL_STATE); visited.add(INITIAL_STATE); while (!stack.isEmpty()) { State currentState = stack.pop(); if (currentState.isGoal()) { printPath(currentState); break; } for (State nextState : currentState.generateSuccessors()) { if (!visited.contains(nextState)) { stack.push(nextState); visited.add(nextState); } } } } private static void printPath(State state) { Deque<State> path = new ArrayDeque<>(); while (state != null) { path.push(state); state = state.getParent(); } while (!path.isEmpty()) { System.out.println(path.pop()); } } private static class State { private final int numMissionariesLeft; private final int numCannibalsLeft; private final int numMissionariesRight; private final int numCannibalsRight; private final boolean boatOnLeftBank; private final State parent; public State(int numMissionariesLeft, int numCannibalsLeft, boolean boatOnLeftBank) { this.numMissionariesLeft = numMissionariesLeft; this.numCannibalsLeft = numCannibalsLeft; this.numMissionariesRight = NUM_MISSIONARIES - numMissionariesLeft; this.numCannibalsRight = NUM_CANNIBALS - numCannibalsLeft; this.boatOnLeftBank = boatOnLeftBank; this.parent = null; } private State(int numMissionariesLeft, int numCannibalsLeft, int numMissionariesRight, int numCannibalsRight, boolean boatOnLeftBank, State parent) { this.numMissionariesLeft = numMissionariesLeft; this.numCannibalsLeft = numCannibalsLeft; this.numMissionariesRight = numMissionariesRight; this.numCannibalsRight = numCannibalsRight; this.boatOnLeftBank = boatOnLeftBank; this.parent = parent; } public boolean isValid() { if (numMissionariesLeft < 0 || numCannibalsLeft < 0 || numMissionariesRight < 0 || numCannibalsRight < 0) { return false; } if (numMissionariesLeft > 0 && numCannibalsLeft > numMissionariesLeft) { return false; } if (numMissionariesRight > 0 && numCannibalsRight > numMissionariesRight) { return false; } return true; } public boolean isGoal() { return numMissionariesLeft == 0 && numCannibalsLeft == 0; } public Set<State> generateSuccessors() { Set<State> successors = new HashSet<>(); if (boatOnLeftBank) { for (int numMissionaries = 0; numMissionaries <= BOAT_CAPACITY; numMissionaries++) { for (int numCannibals = 0; numCannibals <= BOAT_CAPACITY - numMissionaries; numCannibals++) { if (numMissionaries + numCannibals == 0) { continue; } State nextState = new State(numMissionariesLeft - numMissionaries, numCannibalsLeft - numCannibals, numMissionariesRight + numMissionaries, numCannibalsRight + numCannibals, false, this); if (nextState.isValid()) { successors.add(nextState); } } } } else { for (int numMissionaries = 0; numMissionaries <= BOAT_CAPACITY; numMissionaries++) { for (int numCannibals = 0; numCannibals <= BOAT_CAPACITY - numMissionaries; numCannibals++) { if (numMissionaries + numCannibals == 0) { continue; } State nextState = new State(numMissionariesLeft + numMissionaries, numCannibalsLeft + numCannibals, numMissionariesRight - numMissionaries, numCannibalsRight - numCannibals, true, this); if (nextState.isValid()) { successors.add(nextState); } } } } return successors; } public State getParent() { return parent; } @Override public int hashCode() { final int prime = 31; int result = 1; result = prime * result + numCannibalsLeft; result = prime * result + numMissionariesLeft; result = prime * result + (boatOnLeftBank ? 1231 : 1237); return result; } @Override public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) { return true; } if (obj == null) { return false; } if (getClass() != obj.getClass()) { return false; } State other = (State) obj; if (numCannibalsLeft != other.numCannibalsLeft) { return false; } if (numMissionariesLeft != other.numMissionariesLeft) { return false; } if (boatOnLeftBank != other.boatOnLeftBank) { return false; } return true; } @Override public String toString() { if (boatOnLeftBank) { return numMissionariesLeft + "M" + numCannibalsLeft + "C |----------------| " + numMissionariesRight + "M" + numCannibalsRight + "C"; } else { return numMissionariesLeft + "M" + numCannibalsLeft + "C |----------------| " + numMissionariesRight + "M" + numCannibalsRight + "C"; } } } } ``` 这个代码实现了一个 `State` 类,它表示当前状态和操作的结果。 `State` 类具有以下方法: - `isValid()` 方法用于检查当前状态是否有效。 - `isGoal()` 方法用于检查当前状态是否达到了目标状态。 - `generateSuccessors()` 方法用于生成所有可能的后继状态。 - `getParent()` 方法返回该状态的父状态,以便沿着路径回溯。 整个程序首先创建一个搜索栈和一个已访问状态的集合。然后将初始状态压入搜索栈并将其添加到已访问状态的集合中。在搜索期间,程序从搜索栈中弹出状态并检查它是否为目标状态。如果是,则程序打印路径并退出。否则,程序生成该状态的所有后继状态,并将未访问的状态压入搜索栈中。程序继续进行直到搜索栈为空或找到目标状态。 在这个示例中,我们使用深度优先搜索算法来解决野人传教士问题。如果您想尝试其他算法,请修改程序以使用其他搜索算法。

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