bfs八数码问题java
时间: 2024-03-24 12:35:14 浏览: 18
BFS(广度优先搜索)是一种常用的图搜索算法,用于解决八数码问题等许多问题。八数码问题是一个经典的拼图游戏,目标是将一个3x3的方格中的数字按照特定顺序排列。
在Java中实现BFS八数码问题,可以按照以下步骤进行:
1. 定义一个表示状态的类,可以使用一个3x3的二维数组来表示八数码的当前状态。
2. 创建一个队列(可以使用LinkedList实现),用于存储待搜索的状态。
3. 将初始状态加入队列,并标记为已访问。
4. 进入循环,直到队列为空:
- 从队列中取出一个状态。
- 判断是否为目标状态,如果是,则搜索结束。
- 否则,生成当前状态的所有可能下一步状态,并将未访问过的状态加入队列。
5. 如果队列为空仍未找到目标状态,则表示无解。
以下是一个简单的Java代码示例:
```java
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class BFSEightPuzzle {
private static final int[][] DIRECTIONS = {{-1, 0}, {1, 0}, {0, -1}, {0, 1}}; // 上下左右四个方向
public static void main(String[] args) {
int[][] startState = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 0}}; // 初始状态
int[][] targetState = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 0}}; // 目标状态
int steps = bfs(startState, targetState);
System.out.println("最少步数:" + steps);
}
private static int bfs(int[][] startState, int[][] targetState) {
int steps = 0;
Queue<int[][]> queue = new LinkedList<>();
queue.offer(startState);
while (!queue.isEmpty()) {
int size = queue.size();
for (int i = 0; i < size; i++) {
int[][] currentState = queue.poll();
if (isEqual(currentState, targetState)) {
return steps;
}
int[] zeroPos = findZeroPosition(currentState);
int zeroRow = zeroPos[0];
int zeroCol = zeroPos[1];
for (int[] direction : DIRECTIONS) {
int newRow = zeroRow + direction[0];
int newCol = zeroCol + direction[1];
if (isValid(newRow, newCol {
int[][] nextState = cloneState(currentState);
swap(nextState, zeroRow, zeroCol, newRow, newCol);
queue.offer(nextState);
}
}
}
steps++;
}
return1; // 无解
}
private static boolean isEqual(int[][] state1, int[][] state2) {
for (int i = 0; i < state1.length; i++) {
for (int j = 0; j < state1[0].length; j++) {
if (state1[i][j] != state2[i][j]) {
return false;
}
}
}
return true;
}
private static int[] findZeroPosition(int[][] state) {
int[] pos = new int[2];
for (int i = 0; i < state.length; i++) {
for (int j = 0; j < state[0].length; j++) {
if (state[i][j] == 0) {
pos[0] = i;
pos[1] = j;
return pos;
}
}
}
return pos;
}
private static boolean isValid(int row, int col) {
return row >= 0 && row < 3 && col >= 0 && col < 3;
}
private static int[][] cloneState(int[][] state) {
int[][] newState = new int[state.length][state[0].length]; for (int i = 0; i < state.length; i++) {
for (int j = 0; j < state[0].length; j++) {
newState[i][j] = state[i][j];
}
}
return newState;
}
private static void swap(int[][] state, int row1, int col1, int row2, int col2) {
int temp = state[row1][col1];
state[row1][col1] = state[row2][col2];
state[row2][col2] = temp;
}
}
```