代价树的宽度优先搜索解决八位码问题 输出每一步的状态 python代码有注释

时间: 2024-02-16 11:00:11 浏览: 125
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宽度优先搜索解决八数码

以下是代价树的宽度优先搜索解决八位码问题并输出每一步状态的Python代码: ```python from queue import Queue # 判断当前状态是否为目标状态 def is_goal(state): return state == [1, 2, 3, 8, 0, 4, 7, 6, 5] # 交换数组中两个元素的位置 def swap(state, i, j): state[i], state[j] = state[j], state[i] # 获取当前状态的所有可能子状态 def get_next_states(state): next_states = [] zero_index = state.index(0) # 找到空格的位置 if zero_index == 0: next_states.append(state[:zero_index] + [state[1], state[0]] + state[2:]) next_states.append(state[:zero_index] + [state[3], state[0], state[2]] + state[4:]) elif zero_index == 1: next_states.append(state[:zero_index-1] + [state[1], state[0], state[2]] + state[3:]) next_states.append(state[:zero_index] + [state[2], state[1], state[0]] + state[3:]) next_states.append(state[:zero_index] + [state[4], state[1], state[2]] + state[5:]) elif zero_index == 2: next_states.append(state[:zero_index-2] + [state[2], state[0], state[1], state[3]] + state[4:]) next_states.append(state[:zero_index-1] + [state[1], state[0], state[2], state[3]] + state[4:]) next_states.append(state[:zero_index] + [state[5], state[1], state[2], state[3], state[4], state[6], state[7], state[8]]) elif zero_index == 3: next_states.append(state[:zero_index-2] + [state[3], state[0], state[2], state[1]] + state[4:]) next_states.append(state[:zero_index-1] + [state[0], state[4], state[2], state[1]] + state[5:]) next_states.append(state[:zero_index] + [state[6], state[4], state[2], state[1], state[0], state[5], state[7], state[8]]) elif zero_index == 4: next_states.append(state[:zero_index-3] + [state[4], state[1], state[2], state[0]] + state[5:]) next_states.append(state[:zero_index-2] + [state[0], state[4], state[2], state[3]] + state[6:]) next_states.append(state[:zero_index-1] + [state[8], state[4], state[2], state[1], state[5], state[0], state[7], state[3]]) next_states.append(state[:zero_index] + [state[1], state[4], state[2], state[3], state[0], state[5], state[7], state[8]]) elif zero_index == 5: next_states.append(state[:zero_index-3] + [state[4], state[0], state[2], state[3]] + state[6:]) next_states.append(state[:zero_index-2] + [state[4], state[1], state[0], state[3]] + state[7:]) next_states.append(state[:zero_index-1] + [state[4], state[1], state[2], state[6]] + state[8:]) elif zero_index == 6: next_states.append(state[:zero_index-3] + [state[4], state[1], state[2], state[3], state[6], state[5]] + state[7:]) next_states.append(state[:zero_index-2] + [state[4], state[1], state[0], state[3], state[6], state[8]] + state[7:]) next_states.append(state[:zero_index-1] + [state[4], state[1], state[2], state[7], state[6], state[8]] + state[5:]) elif zero_index == 7: next_states.append(state[:zero_index-3] + [state[4], state[1], state[2], state[3], state[7], state[8]] + state[6:]) next_states.append(state[:zero_index-2] + [state[4], state[1], state[2], state[0], state[7], state[6]] + state[8:]) next_states.append(state[:zero_index-1] + [state[4], state[1], state[2], state[6], state[7], state[5], state[3], state[8]] + state[0:]) elif zero_index == 8: next_states.append(state[:zero_index-3] + [state[4], state[1], state[2], state[3], state[8], state[7]] + state[5:]) next_states.append(state[:zero_index-2] + [state[4], state[1], state[2], state[5], state[8], state[6]] + state[7:]) return next_states # 宽度优先搜索算法 def bfs(start_state): visited = set() # 用于记录已访问过的状态 q = Queue() # 存放待访问的状态的队列 q.put((start_state, [])) # 将起始状态加入队列 while not q.empty(): cur_state, path = q.get() # 取出队列中的第一个状态 if is_goal(cur_state): # 判断是否为目标状态 return path visited.add(tuple(cur_state)) for next_state in get_next_states(cur_state): # 获取当前状态的所有可能子状态 if tuple(next_state) not in visited: next_path = path + [next_state] # 记录路径 q.put((next_state, next_path)) # 将新状态加入队列 return None # 测试 start_state = [2, 8, 3, 1, 6, 4, 7, 0, 5] path = bfs(start_state) for state in path: print(state) print('---') ``` 其中,`start_state`表示八位码的初始状态,`path`表示到达目标状态的路径。函数`is_goal`用于判断当前状态是否为目标状态,函数`swap`用于交换数组中两个元素的位置,函数`get_next_states`用于获取当前状态的所有可能子状态,函数`bfs`是宽度优先搜索算法的实现。
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