Java代码回溯法解决狼羊菜过河问题

时间: 2024-02-13 18:07:52 浏览: 20
狼羊菜过河问题是一个经典的人工智能问题,也是回溯算法的一个典型应用。下面是Java代码实现: ```java import java.util.*; public class WolfGoatCabbage { // 定义狼、羊、菜、人的编号 private static final int WOLF = 0; private static final int GOAT = 1; private static final int CABBAGE = 2; private static final int PERSON = 3; // 定义船只状态 private static final int LEFT = 0; private static final int RIGHT = 1; // 定义状态类 private static class State { private int[] items = new int[4]; private int boat; public State(int wolf, int goat, int cabbage, int person, int boat) { items[WOLF] = wolf; items[GOAT] = goat; items[CABBAGE] = cabbage; items[PERSON] = person; this.boat = boat; } public boolean isValid() { if (items[WOLF] == items[GOAT] && items[WOLF] != items[PERSON]) { return false; } if (items[GOAT] == items[CABBAGE] && items[GOAT] != items[PERSON]) { return false; } return true; } public boolean isGoal() { return items[WOLF] == RIGHT && items[GOAT] == RIGHT && items[CABBAGE] == RIGHT && items[PERSON] == RIGHT; } public List<State> getNextStates() { List<State> nextStates = new ArrayList<State>(); int nextBoat = 1 - boat; for (int i = 0; i < 4; i++) { if (items[i] == boat) { State nextState = new State(items[WOLF], items[GOAT], items[CABBAGE], items[PERSON], nextBoat); nextState.items[i] = nextBoat; if (nextState.isValid()) { nextStates.add(nextState); } } } return nextStates; } public String toString() { String s = ""; s += items[WOLF] == LEFT ? "W" : "-"; s += items[GOAT] == LEFT ? "G" : "-"; s += items[CABBAGE] == LEFT ? "C" : "-"; s += items[PERSON] == LEFT ? "P" : "-"; s += boat == LEFT ? " |---| " : " |---| "; s += items[WOLF] == RIGHT ? "W" : "-"; s += items[GOAT] == RIGHT ? "G" : "-"; s += items[CABBAGE] == RIGHT ? "C" : "-"; s += items[PERSON] == RIGHT ? "P" : "-"; return s; } } // 定义搜索函数 private static boolean search(State state, Set<State> visited, Stack<State> path) { visited.add(state); path.push(state); if (state.isGoal()) { return true; } for (State nextState : state.getNextStates()) { if (!visited.contains(nextState)) { if (search(nextState, visited, path)) { return true; } } } path.pop(); return false; } // 定义主函数 public static void main(String[] args) { State startState = new State(LEFT, LEFT, LEFT, LEFT, LEFT); Set<State> visited = new HashSet<State>(); Stack<State> path = new Stack<State>(); if (search(startState, visited, path)) { System.out.println("Solution found!"); for (State state : path) { System.out.println(state); } } else { System.out.println("Solution not found!"); } } } ``` 该代码使用了一个状态类来表示问题状态,包括狼、羊、菜、人的位置和船只状态。使用回溯算法搜索状态空间,直到找到符合条件的状态,即所有物品和人都在对岸。在搜索过程中,使用一个集合来记录已经访问过的状态,避免重复搜索。搜索过程中,使用一个栈来记录路径,找到目标状态后输出路径即可。

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