A*算法求解8数码问题python代码实现

时间: 2023-10-31 20:04:35 浏览: 61
以下是使用Python实现A*算法求解8数码问题的代码: ```python from queue import PriorityQueue class Puzzle: def __init__(self, start, goal): self.start = start self.goal = goal def get_manhattan_distance(self, state): distance = 0 for i in range(3): for j in range(3): value = state[i][j] if value != 0: goal_position = self.get_goal_position(value) distance += abs(i - goal_position[0]) + abs(j - goal_position[1]) return distance def get_goal_position(self, value): if value == 0: return (2, 2) else: return divmod(value - 1, 3) def get_successors(self, state): successors = [] zero_position = self.get_zero_position(state) for move in ["up", "down", "left", "right"]: new_state = self.get_new_state(state, zero_position, move) if new_state is not None: successors.append(new_state) return successors def get_zero_position(self, state): for i in range(3): for j in range(3): if state[i][j] == 0: return (i, j) def get_new_state(self, state, zero_position, move): new_state = [row[:] for row in state] i, j = zero_position if move == "up" and i > 0: new_state[i][j], new_state[i - 1][j] = new_state[i - 1][j], new_state[i][j] return new_state elif move == "down" and i < 2: new_state[i][j], new_state[i + 1][j] = new_state[i + 1][j], new_state[i][j] return new_state elif move == "left" and j > 0: new_state[i][j], new_state[i][j - 1] = new_state[i][j - 1], new_state[i][j] return new_state elif move == "right" and j < 2: new_state[i][j], new_state[i][j + 1] = new_state[i][j + 1], new_state[i][j] return new_state else: return None def solve(self): start_node = Node(self.start, None, None, 0, self.get_manhattan_distance(self.start)) open_list = PriorityQueue() open_list.put(start_node) closed_list = set() while not open_list.empty(): current_node = open_list.get() if current_node.state == self.goal: return self.get_path(current_node) closed_list.add(current_node.state) for successor in self.get_successors(current_node.state): if successor not in closed_list: successor_node = Node(successor, current_node, None, current_node.g + 1, self.get_manhattan_distance(successor)) if self.add_to_open_list(successor_node, open_list): open_list.put(successor_node) return None def add_to_open_list(self, successor_node, open_list): for node in open_list.queue: if node.state == successor_node.state and node.f <= successor_node.f: return False return True def get_path(self, node): path = [] while node is not None: path.append(node.state) node = node.parent return path[::-1] class Node: def __init__(self, state, parent, move, g, h): self.state = state self.parent = parent self.move = move self.g = g self.h = h self.f = g + h def __lt__(self, other): return self.f < other.f start_state = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 0]] goal_state = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 0]] puzzle = Puzzle(start_state, goal_state) path = puzzle.solve() if path is None: print("No solution found.") else: print("Solution found in", len(path) - 1, "moves:") for state in path: print(state) ``` 在此代码中,`Puzzle`类表示一个8数码问题,`Node`类表示搜索中的一个节点。`get_manhattan_distance`方法计算给定状态的曼哈顿距离,`get_goal_position`方法返回给定数字在目标状态中的位置,`get_successors`方法返回给定状态的所有后继状态,`get_zero_position`方法返回给定状态中数字0的位置,`get_new_state`方法返回给定状态中进行给定移动后的新状态,`solve`方法使用A*算法解决问题,`add_to_open_list`方法用于将节点添加到开放列表中,`get_path`方法返回从起始状态到给定节点状态的路径。在主函数中,我们创建一个`Puzzle`对象并调用`solve`方法来解决问题。如果找到了解决方案,则打印出路径;否则,打印“No solution found.”。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

单纯形算法及对偶的python实现

使用python编程语言通过矩阵运算编程来实现单纯形算法。 1.建立模型后输入数据列出初始单纯形表 将线性规划问题转化为标准型,求minz转化为求max-z 以下图为例 初始化 import numpy as np class Simplex(object): ...
recommend-type

Python基于Floyd算法求解最短路径距离问题实例详解

主要介绍了Python基于Floyd算法求解最短路径距离问题,结合完整实例形式详细分析了Python使用Floyd算法求解最短路径距离问题的相关操作技巧与注意事项,需要的朋友可以参考下
recommend-type

Python编程实现粒子群算法(PSO)详解

主要介绍了Python编程实现粒子群算法(PSO)详解,涉及粒子群算法的原理,过程,以及实现代码示例,具有一定参考价值,需要的朋友可以了解下。
recommend-type

6-10.py

6-10
recommend-type

基于机器学习的入侵检测系统+源码+说明.zip

基于机器学习的入侵检测系统+源码+说明.zip
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成

![实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/10eb2e6972b3b6086286fc64c0b3ee41.jpeg) # 1. 实时数据湖架构概述** 实时数据湖是一种现代数据管理架构,它允许企业以低延迟的方式收集、存储和处理大量数据。与传统数据仓库不同,实时数据湖不依赖于预先定义的模式,而是采用灵活的架构,可以处理各种数据类型和格式。这种架构为企业提供了以下优势: - **实时洞察:**实时数据湖允许企业访问最新的数据,从而做出更明智的决策。 - **数据民主化:**实时数据湖使各种利益相关者都可
recommend-type

2. 通过python绘制y=e-xsin(2πx)图像

可以使用matplotlib库来绘制这个函数的图像。以下是一段示例代码: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt def func(x): return np.exp(-x) * np.sin(2 * np.pi * x) x = np.linspace(0, 5, 500) y = func(x) plt.plot(x, y) plt.xlabel('x') plt.ylabel('y') plt.title('y = e^{-x} sin(2πx)') plt.show() ``` 运行这段
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。