用java代码实现A*算法解决八数码难题

时间: 2023-07-20 15:08:00 浏览: 81
好的,以下是使用Java实现A*算法解决八数码问题的示例代码。 ```java import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Comparator; import java.util.PriorityQueue; public class EightPuzzleSolver { // 定义目标状态 private static final int[] GOAL_STATE = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 0}; // 定义空白格子的移动方向 private static final int[] dx = {0, 0, -1, 1}; private static final int[] dy = {-1, 1, 0, 0}; // 定义节点类 private static class Node { int[] state; // 当前状态 int zeroPos; // 空白格子的位置 int h; // 启发式函数的值 int g; // 到达当前状态的代价 Node parent; // 父节点 int move; // 移动方向 Node(int[] state, int zeroPos, int g, Node parent, int move) { this.state = Arrays.copyOf(state, state.length); this.zeroPos = zeroPos; this.g = g; this.parent = parent; this.move = move; this.h = calcHeuristicValue(); } // 计算启发式函数的值 private int calcHeuristicValue() { int sum = 0; for (int i = 0; i < 9; i++) { if (state[i] == 0) continue; int x = (state[i] - 1) / 3; int y = (state[i] - 1) % 3; sum += Math.abs(x - i / 3) + Math.abs(y - i % 3); } return sum; } // 判断当前状态是否是目标状态 boolean isGoal() { return Arrays.equals(state, GOAL_STATE); } // 列出所有可能的下一步状态 ArrayList<Node> expand() { ArrayList<Node> nextNodes = new ArrayList<>(); int x = zeroPos / 3, y = zeroPos % 3; for (int d = 0; d < 4; d++) { int nx = x + dx[d], ny = y + dy[d]; if (nx < 0 || nx >= 3 || ny < 0 || ny >= 3) continue; int newPos = nx * 3 + ny; int[] newState = Arrays.copyOf(state, state.length); newState[zeroPos] = newState[newPos]; newState[newPos] = 0; nextNodes.add(new Node(newState, newPos, g + 1, this, d)); } return nextNodes; } } // A*算法 public static int[] solve(int[] startState) { PriorityQueue<Node> pq = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(node -> node.h + node.g)); pq.offer(new Node(startState, getZeroPos(startState), 0, null, -1)); while (!pq.isEmpty()) { Node node = pq.poll(); if (node.isGoal()) { return getResult(node); } for (Node next : node.expand()) { pq.offer(next); } } return null; } // 获取空白格子的位置 private static int getZeroPos(int[] state) { for (int i = 0; i < 9; i++) { if (state[i] == 0) return i; } return -1; } // 获取结果路径 private static int[] getResult(Node node) { int[] result = new int[node.g]; int i = node.g - 1; while (node.parent != null) { result[i--] = node.move; node = node.parent; } return result; } public static void main(String[] args) { int[] startState = {2, 8, 3, 1, 6, 4, 7, 0, 5}; int[] result = EightPuzzleSolver.solve(startState); if (result != null) { System.out.println("Steps: "); for (int move : result) { switch (move) { case 0: System.out.println("Up"); break; case 1: System.out.println("Down"); break; case 2: System.out.println("Left"); break; case 3: System.out.println("Right"); break; } } } else { System.out.println("No solution found."); } } } ``` 该代码使用了优先队列来实现A*算法,并且定义了节点类来表示八数码问题中的一个状态。在节点类中,使用了启发式函数来评估当前状态的优劣,并且列出了所有可能的下一步状态。在主函数中,可以通过调用`solve`方法来解决八数码问题,并且获取结果路径。

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