有两个无刻度标志的水壶,分别可装5L和2L的水。设有另一个水缸,可用来向水壶灌水或倒出水,两个水壶之间,水也可以相互倾灌。已知5L壶为满壶,2L壶为空壶,问如何通过倒水或灌水操作,使能在2L的壶中量出1L的水。请用状态空间表示法解决此问题。
时间: 2023-02-07 15:58:12 浏览: 165
我们可以将这个问题看作是一个状态空间,其中每个状态表示每个水壶所装的水的体积。由于水壶是无刻度的,我们可以使用数字 0 到 5 表示 5L 的水壶中所装的水的体积,使用数字 0 到 2 表示 2L 的水壶中所装的水的体积。
我们可以通过两种操作来转移状态:
- 倒水:将某个水壶中的所有水倒出。
- 灌水:将某个水缸中的所有水装到某个水壶中。
我们可以用一张图来表示这个状态空间,其中节点表示状态,边表示转移操作。
初始状态:
5L 的水壶中有 5L 的水,2L 的水壶中没有水。
(5, 0)
目标状态:
2L 的水壶中有 1L 的水。
(x, 1)
我们可以按以下步骤解决这个问题:
1. 将 5L 的水壶中的水倒入 2L 的水壶中。此时,(5, 0) 转移到 (0, 2)。
2. 将 2L 的水壶中的 1L 的水倒入水缸中。此时,(0, 2) 转移到 (0, 1)。
3. 将 5L 的水壶中的水灌入 2L 的水壶中。此时,(0, 1) 转移到 (4, 1)。
4. 将 5L 的水壶中的水倒入 2L 的水壶中。此时,(4, 1)
相关问题
python实现(给出完整代码,代码给出详细注释):有两个无刻度标志的水壶,分别可装5升和4升的水。设另有一水缸(量程未知),可用来向这两个水壶灌水或倒出水,两个水壶之间,水也可以相互倾灌。已知5升壶和4升壶都为空壶,如何通过倒水或灌水操作,最后使能在4升壶中量出2升的水。要求最后输出初始状态、目标状态以及操作集合和最后的状态(两个水壶的水量) 最后,请给出相应的状态空间描述(状态集合、初始状态和目标状态操作集合),并画出状态空间图
以下是实现该问题的 Python 代码,注释已经详细说明了每一步的操作:
```python
# 定义两个壶的容量
capacity_a = 5
capacity_b = 4
# 初始化两个壶的水量为0
current_a = 0
current_b = 0
# 定义目标状态
target = 2
# 定义操作集合
operations = []
# 定义状态集合
states = set()
# 添加初始状态
states.add((current_a, current_b))
# 定义辅助函数,用于判断当前状态是否为目标状态
def is_target_state(current_b):
return current_b == target
# 定义辅助函数,用于判断是否已经访问过当前状态
def is_visited_state(current_a, current_b):
return (current_a, current_b) in states
# 定义辅助函数,用于执行倒水操作
def pour(from_jug, to_jug, jug_capacity, current_from, current_to):
# 计算当前壶的可倒水量
pour_amount = min(current_from, jug_capacity-current_to)
# 更新两个壶的水量
current_from -= pour_amount
current_to += pour_amount
# 添加操作记录到操作集合中
operations.append(f"Pour {pour_amount} from {from_jug} to {to_jug}")
# 添加状态到状态集合中
states.add((current_a, current_b))
# 返回更新后的水量
return current_from, current_to
# 定义辅助函数,用于执行灌水操作
def fill(jug, jug_capacity, current):
# 计算当前壶的可灌水量
fill_amount = jug_capacity - current
# 更新壶的水量
current += fill_amount
# 添加操作记录到操作集合中
operations.append(f"Fill {jug}")
# 添加状态到状态集合中
states.add((current_a, current_b))
# 返回更新后的水量
return current
# 定义辅助函数,用于执行倒掉水操作
def empty(jug, current):
# 将壶的水量更新为0
current = 0
# 添加操作记录到操作集合中
operations.append(f"Empty {jug}")
# 添加状态到状态集合中
states.add((current_a, current_b))
# 返回更新后的水量
return current
# 定义搜索函数
def search(current_a, current_b):
# 如果当前状态是目标状态,直接返回
if is_target_state(current_b):
return True
# 将当前状态标记为已访问
states.add((current_a, current_b))
# 尝试所有可能的操作
if current_a > 0:
# 倒掉A壶中的水
new_a = empty("A", current_a)
if not is_visited_state(new_a, current_b):
# 如果新状态没有被访问过,继续搜索
if search(new_a, current_b):
return True
# 倒水到B壶中
new_a, new_b = pour("A", "B", capacity_b, current_a, current_b)
if not is_visited_state(new_a, new_b):
# 如果新状态没有被访问过,继续搜索
if search(new_a, new_b):
return True
if current_b > 0:
# 倒掉B壶中的水
new_b = empty("B", current_b)
if not is_visited_state(current_a, new_b):
# 如果新状态没有被访问过,继续搜索
if search(current_a, new_b):
return True
# 倒水到A壶中
new_a, new_b = pour("B", "A", capacity_a, current_b, current_a)
if not is_visited_state(new_a, new_b):
# 如果新状态没有被访问过,继续搜索
if search(new_a, new_b):
return True
return False
# 执行搜索
search(current_a, current_b)
# 输出结果
print("Initial State:", (0, 0))
print("Target State:", (current_a, current_b))
print("Operations:", operations)
```
状态空间描述如下:
- 状态集合:所有可能的两个壶中的水量状态,例如 (0, 0), (1, 0), (2, 1) 等。
- 初始状态:两个壶的水量均为0,即 (0, 0)。
- 目标状态:4升壶中的水量为2升,即 (x, 2),其中 x 表示5升壶中的水量。
- 操作集合:每次可以执行的操作有:倒掉A壶中的水、倒掉B壶中的水、将A壶中的水倒入B壶中、将B壶中的水倒入A壶中、将A壶灌满水、将B壶灌满水。
CA51F3芯片有开和关的引脚,两个触摸按键分别控制开关的烧水壶代码
好的,以下是使用CA51F3芯片,实现两个触摸按键分别控制开关的烧水壶的基本代码框架:
```c
#include <REG_CA51F3.H>
// 定义两个触摸按键的引脚
sbit key1 = P1^0;
sbit key2 = P1^1;
// 定义烧水壶的开关引脚
sbit kettle = P2^0;
void main()
{
// 初始化GPIO引脚
key1 = 1;
key2 = 1;
kettle = 0;
// 无限循环中读取按键状态并控制烧水壶开关
while (1)
{
if (key1 == 0) // 如果按键1被按下
{
kettle = ~kettle; // 切换烧水壶的开关状态
while (!key1); // 等待按键1松开
}
if (key2 == 0) // 如果按键2被按下
{
kettle = ~kettle; // 切换烧水壶的开关状态
while (!key2); // 等待按键2松开
}
}
}
```
上述代码中,我们首先定义了两个触摸按键的引脚和烧水壶的开关引脚,并在程序开始时将它们初始化。然后进入一个无限循环中,不断读取按键状态并控制烧水壶开关。
当按键1被按下时,我们直接切换烧水壶的开关状态,并等待按键1松开;当按键2被按下时,同样切换烧水壶的开关状态,并等待按键2松开。
请注意,这只是一个基础的代码框架,还需要根据具体硬件和需求进行修改和完善。