请使用C++语言编写:应用宽度优先搜索求解重排九宫问题

时间: 2023-06-24 16:08:48 浏览: 83
以下是使用C++语言编写的应用宽度优先搜索求解重排九宫问题的代码: ```c++ #include <iostream> #include <queue> #include <unordered_set> using namespace std; //定义九宫格状态 struct State { int nums[9]; //九宫格状态 int zero_pos; //空格所在的位置 string path; //记录路径 }; //判断九宫格状态是否已经达到目标状态 bool is_goal(State& s) { for(int i=0; i<8; i++) { if(s.nums[i] != i+1) { return false; } } return (s.nums[8] == 0); } //交换九宫格状态中的两个数 State swap_num(State& s, int pos1, int pos2) { State new_state = s; int temp = new_state.nums[pos1]; new_state.nums[pos1] = new_state.nums[pos2]; new_state.nums[pos2] = temp; return new_state; } //宽度优先搜索求解重排九宫问题 string bfs(State& start_state) { queue<State> q; unordered_set<string> visited; //用哈希表记录已经访问过的状态 q.push(start_state); visited.insert(string(start_state.nums, start_state.nums+9)); //将初始状态加入已访问状态 while(!q.empty()) { State cur_state = q.front(); q.pop(); //尝试移动空格 if(cur_state.zero_pos >= 3) { //空格可以向上移动 State new_state = swap_num(cur_state, cur_state.zero_pos, cur_state.zero_pos-3); if(visited.find(string(new_state.nums, new_state.nums+9)) == visited.end()) { //新状态未访问过 new_state.zero_pos = cur_state.zero_pos-3; new_state.path = cur_state.path + "u"; if(is_goal(new_state)) { //新状态为目标状态 return new_state.path; } q.push(new_state); //将新状态加入队列 visited.insert(string(new_state.nums, new_state.nums+9)); //将新状态加入已访问状态 } } if(cur_state.zero_pos <= 5) { //空格可以向下移动 State new_state = swap_num(cur_state, cur_state.zero_pos, cur_state.zero_pos+3); if(visited.find(string(new_state.nums, new_state.nums+9)) == visited.end()) { //新状态未访问过 new_state.zero_pos = cur_state.zero_pos+3; new_state.path = cur_state.path + "d"; if(is_goal(new_state)) { //新状态为目标状态 return new_state.path; } q.push(new_state); //将新状态加入队列 visited.insert(string(new_state.nums, new_state.nums+9)); //将新状态加入已访问状态 } } if(cur_state.zero_pos % 3 != 0) { //空格可以向左移动 State new_state = swap_num(cur_state, cur_state.zero_pos, cur_state.zero_pos-1); if(visited.find(string(new_state.nums, new_state.nums+9)) == visited.end()) { //新状态未访问过 new_state.zero_pos = cur_state.zero_pos-1; new_state.path = cur_state.path + "l"; if(is_goal(new_state)) { //新状态为目标状态 return new_state.path; } q.push(new_state); //将新状态加入队列 visited.insert(string(new_state.nums, new_state.nums+9)); //将新状态加入已访问状态 } } if(cur_state.zero_pos % 3 != 2) { //空格可以向右移动 State new_state = swap_num(cur_state, cur_state.zero_pos, cur_state.zero_pos+1); if(visited.find(string(new_state.nums, new_state.nums+9)) == visited.end()) { //新状态未访问过 new_state.zero_pos = cur_state.zero_pos+1; new_state.path = cur_state.path + "r"; if(is_goal(new_state)) { //新状态为目标状态 return new_state.path; } q.push(new_state); //将新状态加入队列 visited.insert(string(new_state.nums, new_state.nums+9)); //将新状态加入已访问状态 } } } return ""; //无解 } int main() { State start_state = {{2, 8, 3, 1, 0, 4, 7, 6, 5}, 4, ""}; //初始状态 string path = bfs(start_state); if(path == "") { //无解 cout << "No solution." << endl; } else { cout << "Solution: " << path << endl; } return 0; } ``` 该代码定义了一个九宫格状态的结构体 `State`,其中包含九宫格状态、空格所在位置和记录路径。使用队列和哈希表记录已经访问过的状态,在宽度优先搜索过程中,尝试向上、下、左、右四个方向移动空格,生成新的状态,并将新的状态加入队列和哈希表中。当新状态为目标状态时,返回路径。如果搜索完整个状态空间都没有找到解,则返回无解。
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