5.7 修道士和野人问题。设有3个修道士和3个野人来到河边,打算用一条船从河的左岸渡到河的右岸去。但该船每次只能装载两个人,在任何岸边野人的数目都不得超过修道士的人数,否则修道士就会敲野人吃掉。假设野人服从任何一种过河安排,请使用状杰空间搜紫法,规划一使全部6人安全过河的方案。(提示:应用状态空间表示和搜素方法时,可用(Nm,N,)来表示状态描述,其中 No 和N。分别为传教士和野人的人数。初始状态为(3,3),而可能的中间状态为(0,1),(0,2),(0,3),(1,1),(2,1),(2,2),(3,0),(3,1),(3,2)等。)
时间: 2024-02-21 20:58:53 浏览: 502
修道士野人问题
5星 · 资源好评率100%
这是一个经典的搜索问题,可以使用状态空间搜索法来解决。首先,我们需要定义状态空间和搜索算法。
状态空间定义:
- 初始状态:(3, 3, 1),表示左岸有3个修道士、3个野人和一艘船。
- 状态空间:(m, c, b),其中m表示左岸修道士的数量,c表示左岸野人的数量,b表示船是否在左岸(1表示在左岸,0表示在右岸)。
- 目标状态:(0, 0, 0),表示全部人和船都在右岸。
搜索算法:
使用广度优先搜索算法来遍历所有可能的状态,找到可以使得所有人安全过河的解。在每个节点处,需要对当前状态进行判断,如果不满足安全过河的条件,则需要剪枝,即不再继续搜索该节点的子节点。
具体实现时,可以使用队列来存储待扩展的节点,每次取出队首节点进行扩展,并将扩展得到的子节点加入队列中。当找到一种解法时,可以通过回溯法来找到所有的解,并输出结果。
代码实现如下:
```python
def is_valid_state(state):
m, c, b = state
if m < 0 or c < 0 or m > 3 or c > 3 or (c > m and m > 0) or (c < m and m < 3):
return False
return True
def get_next_states(state):
m, c, b = state
next_states = []
if b == 1:
for i in range(3):
for j in range(3):
if i + j >= 1 and i + j <= 2:
next_m = m - i
next_c = c - j
next_b = 0
next_state = (next_m, next_c, next_b)
if is_valid_state(next_state):
next_states.append(next_state)
else:
for i in range(3):
for j in range(3):
if i + j >= 1 and i + j <= 2:
next_m = m + i
next_c = c + j
next_b = 1
next_state = (next_m, next_c, next_b)
if is_valid_state(next_state):
next_states.append(next_state)
return next_states
def bfs():
start_state = (3, 3, 1)
end_state = (0, 0, 0)
queue = [[start_state]]
visited = set()
while queue:
path = queue.pop(0)
state = path[-1]
if state == end_state:
return path
if state in visited:
continue
visited.add(state)
next_states = get_next_states(state)
for next_state in next_states:
if next_state not in visited:
next_path = path + [next_state]
queue.append(next_path)
return []
solution = bfs()
for state in solution:
print(state)
```
输出结果如下:
```
(3, 3, 1)
(3, 1, 0)
(3, 2, 1)
(3, 0, 0)
(3, 1, 1)
(1, 1, 0)
(2, 2, 1)
(0, 2, 0)
(0, 3, 1)
(0, 1, 0)
(0, 2, 1)
(0, 0, 0)
```
其中,每行输出一个状态,表示船和人在左岸或右岸的情况。可以看到,最后的状态为(0, 0, 0),表示所有人和船都已经安全到达右岸。
阅读全文