生成一段用分支限界法求解八数码问题最优解的代码

时间: 2023-08-27 13:05:33 浏览: 28
好的,以下是使用分支限界法求解八数码问题最优解的 Python 代码: ```python import heapq class PuzzleNode: def __init__(self, board, moves, priority): self.board = board self.moves = moves self.priority = priority def __lt__(self, other): return self.priority < other.priority def __eq__(self, other): return self.board == other.board def __hash__(self): return hash(str(self.board)) def manhattan_distance(self): # 计算曼哈顿距离 distance = 0 for i in range(3): for j in range(3): if self.board[i][j] != 0: row = (self.board[i][j] - 1) // 3 col = (self.board[i][j] - 1) % 3 distance += abs(i - row) + abs(j - col) return distance class PuzzleSolver: def __init__(self, board): self.initial_node = PuzzleNode(board, 0, 0) self.goal_node = PuzzleNode([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 0]], 0, 0) def solve(self): heap = [] visited = set() heapq.heappush(heap, self.initial_node) while heap: current_node = heapq.heappop(heap) if current_node.board == self.goal_node.board: return current_node.moves visited.add(current_node) moves = current_node.moves + 1 for next_board in self.get_next_boards(current_node.board): next_node = PuzzleNode(next_board, moves, moves + self.get_heuristic(next_board)) if next_node not in visited: heapq.heappush(heap, next_node) return -1 def get_heuristic(self, board): node = PuzzleNode(board, 0, 0) return node.manhattan_distance() def get_next_boards(self, board): next_boards = [] zero_row, zero_col = self.get_zero_position(board) for direction in [(0, 1), (0, -1), (1, 0), (-1, 0)]: next_row, next_col = zero_row + direction[0], zero_col + direction[1] if 0 <= next_row < 3 and 0 <= next_col < 3: next_board = [row[:] for row in board] next_board[zero_row][zero_col], next_board[next_row][next_col] = next_board[next_row][next_col], next_board[zero_row][zero_col] next_boards.append(next_board) return next_boards def get_zero_position(self, board): for i in range(3): for j in range(3): if board[i][j] == 0: return i, j ``` 这个代码使用了优先队列来实现分支限界法,其中 `PuzzleNode` 类表示八数码问题中的一个状态节点,包括当前的棋盘状态、当前的移动步数和优先级。`PuzzleSolver` 类则是求解八数码问题的主要逻辑,包括启发式函数和获取下一个状态的方法。在 `solve` 方法中,我们通过不断扩展优先队列中的节点来搜索最优解。如果队列为空,说明无解,返回 `-1`。如果当前节点是目标节点,返回当前节点的移动步数。否则,我们会生成当前节点的所有下一个状态,计算它们的优先级并加入优先队列中。在加入之前,我们需要确保下一个状态不是已经访问过的状态,以避免重复搜索。

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