用prolog编写用状态图搜索思想编辑迷宫问题求解的源程序;
时间: 2024-03-10 16:44:09 浏览: 244
下面是用Prolog编写的迷宫问题求解程序,采用状态图搜索思想:
```prolog
% maze表示迷宫的地图,其中0表示可通过的路,1表示障碍物
maze([
[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
[0,1,0,1,0,1,1,1,1,0],
[0,1,0,1,0,0,0,0,0,0],
[0,1,0,1,1,1,1,1,1,0],
[0,1,0,0,0,0,0,0,1,0],
[0,1,1,1,1,1,1,0,1,0],
[0,0,0,0,0,0,0,0,1,0],
[0,1,1,1,1,1,1,1,1,0],
[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]
]).
% 迷宫的尺寸
size(10, 10).
% 定义状态的结构
% state(X, Y)表示当前在(X, Y)位置
% path(L)表示已经走过的路径
% cost(C)表示已经走过的路径的代价
% hvalue(H)表示剩余路径的估价值
% fvalue(F)表示总代价
% parent(P)表示父状态
:- dynamic state/6.
% 判断当前状态是否为终止状态
is_goal(state(X, Y, _, _, _, _)) :-
size(W, H),
X =:= W, Y =:= H.
% 计算当前状态到终止状态的估价值
hvalue(state(X, Y, _, _, H, _)) :-
size(W, H),
DX is W - X, DY is H - Y,
H is DX + DY.
% 生成下一个可能的状态
next_state(state(X, Y, P, C, H, _), state(X1, Y1, [X, Y|P], C1, H1, _, state(X, Y, _, _, _, _))) :-
move(X, Y, X1, Y1), % 移动到下一个位置
\+ is_obstacle(X1, Y1), % 不是障碍物
\+ has_visited(X1, Y1, P), % 没有走过
C1 is C + 1, % 路径代价加1
hvalue(state(X1, Y1, _, _, H1, _)). % 计算估价值
% 判断一个位置是否为障碍物
is_obstacle(X, Y) :-
maze(M),
nth0(Y, M, Row),
nth0(X, Row, 1).
% 判断一个位置是否已经访问过
has_visited(X, Y, Path) :-
member(X, Path), member(Y, Path).
% 移动到下一个位置
move(X, Y, X1, Y1) :- X1 is X + 1, Y1 is Y. % 向右移动
move(X, Y, X1, Y1) :- X1 is X - 1, Y1 is Y. % 向左移动
move(X, Y, X1, Y1) :- X1 is X, Y1 is Y + 1. % 向上移动
move(X, Y, X1, Y1) :- X1 is X, Y1 is Y - 1. % 向下移动
% 搜索算法
% 当open list为空时,说明无解
search([], _) :- !, fail.
% 当open list中的第一个状态为终止状态时,说明已经找到了解
search([State|_], Path) :-
is_goal(State),
reverse(Path, Path1),
print_path(Path1, State).
% 否则,将open list中的第一个状态取出,将其扩展成下一个可能的状态,并将这些状态加入到open list和closed list中
search([State|Open], Closed) :-
expand(State, States),
add_to_open(States, Open, Open1),
add_to_closed(State, Closed, Closed1),
search(Open1, Closed1).
% 扩展一个状态,生成下一个可能的状态列表
expand(State, States) :-
findall(State1, next_state(State, State1), States).
% 将状态列表加入到open list中,按照fvalue排序
add_to_open(States, Open, Open1) :-
append(Open, States, Open2),
sort(Open2, Open1, [compare(fvalue)]).
% 将状态加入到closed list中
add_to_closed(State, Closed, Closed1) :-
retract(state(State)), !,
asserta(state(State)),
Closed1 = Closed.
add_to_closed(State, Closed, [State|Closed]) :-
asserta(state(State)).
% 打印路径
print_path([], _).
print_path([X,Y|Path], State) :-
print_path(Path, State1),
format("从(~w, ~w)到(~w, ~w),代价为~w\n", [X, Y, State1.x, State1.y, State1.cost]).
% 初始化状态
init :-
retractall(state(_, _, _, _, _, _)),
size(W, H),
asserta(state(state(1, 1, [], 0, H, H, nil))),
search([state(1, 1, [], 0, H, H, nil)], []).
% 运行程序
:- initialization(init).
```
为了方便起见,这里将迷宫的地图和尺寸直接写在了程序中。在实际使用中,可以将它们从外部文件读取。
运行程序时,它会输出从起点到终点的路径和代价。如果无解,它会输出"false"。
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