应用宽度优先搜索求解重排九宫问题,要求使用C++

时间: 2023-06-24 15:08:59 浏览: 49
好的,下面是一份使用C++实现宽度优先搜索求解重排九宫问题的代码,具体注释在代码中: ```cpp #include <iostream> #include <queue> #include <map> using namespace std; struct State { int board[3][3]; // 保存当前状态的棋盘 int spaceX, spaceY; // 空格的位置 int depth; // 当前状态的深度 int heuristic; // 当前状态的启发值 string history; // 保存到达当前状态的操作序列 bool operator<(const State& other) const { for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { if (board[i][j] != other.board[i][j]) { return board[i][j] < other.board[i][j]; } } } return false; } }; const int dx[] = {1, 0, -1, 0}; const int dy[] = {0, 1, 0, -1}; int getHeuristic(State& state) { int sum = 0; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { if (state.board[i][j] == 0) { continue; } int x = (state.board[i][j] - 1) / 3; int y = (state.board[i][j] - 1) % 3; sum += abs(x - i) + abs(y - j); } } return sum; } bool isSolved(State& state) { int value = 0; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { if (state.board[i][j] != value) { return false; } value++; } } return true; } void printBoard(State& state) { for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { cout << state.board[i][j] << " "; } cout << endl; } cout << endl; } int main() { State initial; // 初始化初始状态 for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { cin >> initial.board[i][j]; if (initial.board[i][j] == 0) { initial.spaceX = i; initial.spaceY = j; } } } initial.depth = 0; initial.heuristic = getHeuristic(initial); initial.history = ""; queue<State> q; map<State, bool> visited; q.push(initial); visited[initial] = true; while (!q.empty()) { State current = q.front(); q.pop(); if (isSolved(current)) { cout << current.history << endl; break; } for (int i = 0; i < 4; i++) { int nx = current.spaceX + dx[i]; int ny = current.spaceY + dy[i]; if (nx < 0 || nx >= 3 || ny < 0 || ny >= 3) { continue; } State next = current; // 移动空格 swap(next.board[current.spaceX][current.spaceY], next.board[nx][ny]); next.spaceX = nx; next.spaceY = ny; next.depth++; next.heuristic = getHeuristic(next); next.history += char('0' + i); if (!visited[next]) { q.push(next); visited[next] = true; } } } return 0; } ``` 其中,State结构体表示状态,包括当前的棋盘、空格的位置、当前状态的深度、当前状态的启发值和到达当前状态的操作序列。isSolved函数判断当前状态是否为目标状态,getHeuristic函数计算当前状态的启发值,printBoard函数用于打印棋盘。在主函数中,使用宽度优先搜索求解重排九宫问题,每次移动空格时生成新的状态,并计算其启发值,如果该状态未被访问过,则加入队列中。如果搜索到目标状态,则输出操作序列并退出循环。

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