人工智能八数码问题代码

时间: 2023-12-20 07:29:14 浏览: 33
以下是人工智能A*算法完成的八数码问题的Python代码,其中包含完整代码、说明文档和代码解释: ```python # -*- coding: utf-8 -*- """ Created on Fri May 8 16:22:08 2020 @author: yx """ import numpy as np import copy import heapq class Node: def __init__(self, state, parent, g, h): self.state = state self.parent = parent self.g = g self.h = h self.f = g + h def __lt__(self, other): return self.f < other.f class EightPuzzle: def __init__(self, start, goal): self.start = start self.goal = goal self.width = start.shape[0] self.actions = [[0, 1], [0, -1], [1, 0], [-1, 0]] def manhattan(self, state): distance = 0 for i in range(self.width): for j in range(self.width): if state[i][j] == 0: continue distance += abs(i - (state[i][j] - 1) // self.width) + abs(j - (state[i][j] - 1) % self.width) return distance def get_successors(self, node): successors = [] zero_pos = np.argwhere(node.state == 0)[0] for action in self.actions: new_pos = zero_pos + action if (new_pos >= self.width).any() or (new_pos < 0).any(): continue new_state = copy.deepcopy(node.state) new_state[zero_pos[0]][zero_pos[1]] = new_state[new_pos[0]][new_pos[1]] new_state[new_pos[0]][new_pos[1]] = 0 successors.append(Node(new_state, node, node.g + 1, self.manhattan(new_state))) return successors def a_star(self): start_node = Node(self.start, None, 0, self.manhattan(self.start)) heap = [start_node] visited = set() while heap: node = heapq.heappop(heap) if np.array_equal(node.state, self.goal): path = [] while node: path.append(node.state) node = node.parent return path[::-1] visited.add(node.state.tobytes()) successors = self.get_successors(node) for successor in successors: if successor.state.tobytes() not in visited: heapq.heappush(heap, successor) return None if __name__ == '__main__': start = np.array([[2, 8, 3], [1, 6, 4], [7, 0, 5]]) goal = np.array([[1, 2, 3], [8, 0, 4], [7, 6, 5]]) puzzle = EightPuzzle(start, goal) path = puzzle.a_star() print("The solution is:") for state in path: print(state) ``` 这是一个使用A*算法解决八数码问题的Python代码,其中包含了节点类Node和八数码问题类EightPuzzle。在EightPuzzle类中,manhattan函数计算了当前状态和目标状态之间的曼哈顿距离,get_successors函数返回当前状态的所有后继状态,a_star函数使用A*算法搜索最优解。在主函数中,我们定义了初始状态和目标状态,创建了EightPuzzle对象,并调用a_star函数求解八数码问题。

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