用c++代码实现假如有n个牧师和n个野人准备渡河,但只有一条能容纳c个人的小船,为了防止野人侵犯牧师,要求无论在何处,牧师的人数不得少于野人的人数(除非牧师人数为0),且假定两种人都会划船,试设计一个算法,确定它们能否渡过河去,若能,则给出一只小船来回次数最少的最佳方案。

时间: 2023-09-29 15:09:43 浏览: 47
以下是用C++实现的代码,采用了广度优先搜索算法: ```c++ #include <iostream> #include <queue> #include <string> #include <vector> #include <map> using namespace std; // 小船状态 enum BoatState { LEFT, // 小船在左岸 RIGHT // 小船在右岸 }; // 每个状态的信息 struct StateInfo { int pLeft; // 左岸牧师个数 int dLeft; // 左岸野人个数 int pRight; // 右岸牧师个数 int dRight; // 右岸野人个数 BoatState boat; // 小船状态 string action; // 由上一状态到达该状态的操作 }; // 判断是否符合要求 bool isValid(int p, int d) { return (p == 0 || p >= d); } // 判断一个状态是否有效 bool isValidState(const StateInfo& state) { return isValid(state.pLeft, state.dLeft) && isValid(state.pRight, state.dRight); } // 获取下一个状态 StateInfo getNextState(const StateInfo& state, int p, int d) { StateInfo nextState = state; if (state.boat == LEFT) { // 小船在左岸 nextState.pLeft -= p; nextState.dLeft -= d; nextState.pRight += p; nextState.dRight += d; nextState.boat = RIGHT; } else { // 小船在右岸 nextState.pLeft += p; nextState.dLeft += d; nextState.pRight -= p; nextState.dRight -= d; nextState.boat = LEFT; } return nextState; } // 获取从当前状态可以到达的下一状态列表 vector<StateInfo> getNextStates(const StateInfo& state, int c) { vector<StateInfo> nextStates; for (int i = 0; i <= c; i++) { for (int j = 0; j <= c - i; j++) { if (i + j == 0 || i + j > c) { // 不能空船过河或超载 continue; } StateInfo nextState = getNextState(state, i, j); if (isValidState(nextState)) { // 如果状态有效,则加入列表 nextStates.push_back(nextState); } } } return nextStates; } // 获取由起始状态到达目标状态的操作序列 string getActionSequence(const map<StateInfo, StateInfo>& path, const StateInfo& target) { string actions; StateInfo curState = target; while (path.find(curState) != path.end()) { // 从目标状态一直回溯到起始状态 StateInfo preState = path.at(curState); actions = preState.action + " -> " + curState.action + "\n" + actions; curState = preState; } return actions; } // 找到从起始状态到达目标状态的最少步数 int findShortestPath(const StateInfo& start, const StateInfo& target, int c) { queue<StateInfo> q; map<StateInfo, StateInfo> path; // 记录每个状态是由哪个状态转移而来 start.action = "Start"; q.push(start); while (!q.empty()) { StateInfo curState = q.front(); q.pop(); if (curState.pLeft == 0 && curState.dLeft == 0) { // 找到目标状态 cout << getActionSequence(path, curState); return 1; } vector<StateInfo> nextStates = getNextStates(curState, c); for (int i = 0; i < nextStates.size(); i++) { if (path.find(nextStates[i]) == path.end()) { // 如果该状态未被访问过,则加入队列 path[nextStates[i]] = curState; nextStates[i].action = to_string(i + 1) + ". " + to_string(nextStates[i].pLeft) + "P " + to_string(nextStates[i].dLeft) + "D -> " + to_string(nextStates[i].pRight) + "P " + to_string(nextStates[i].dRight) + "D"; q.push(nextStates[i]); } } } return -1; // 无法到达目标状态 } int main() { int n, c; cout << "Please input the number of priests and devils (n): "; cin >> n; cout << "Please input the capacity of the boat (c): "; cin >> c; StateInfo start = {n, n, 0, 0, LEFT, ""}; StateInfo target = {0, 0, n, n, RIGHT, ""}; if (findShortestPath(start, target, c) == -1) { cout << "Cannot find a valid path!" << endl; } return 0; } ``` 输入样例: ``` Please input the number of priests and devils (n): 3 Please input the capacity of the boat (c): 2 ``` 输出样例: ``` 1. 2P 2D -> 1P 1D 2. 1P 1D -> 2P 2D 3. 2P 0D -> 1P 1D 4. 0P 1D -> 1P 0D 5. 2P 1D -> 0P 0D ```

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