用Java编写过河问题:问题转变为:假如有n个牧师和n个野人准备渡河,但只有一条能容纳c个人的小船,为了防止野人侵犯牧师,要求无论在何处,牧师的人数不得少于野人的人数(除非牧师人数为0),且假定两种人都会划船,试设计一个算法,确定它们能否渡过河去,若能,则给出一只小船来回次数最少的最佳方案。

时间: 2023-10-01 21:03:12 浏览: 51
以下是用Java编写的河问题的解法: ```java import java.util.ArrayList; import java.util.HashSet; import java.util.List; import java.util.Set; public class RiverCrossing { private static final int NUM_OF_PASSENGERS = 3; // 每次最多能过河的人数 private static final int NUM_OF_PASSENGERS_TYPE = 2; // 人的种类数量(牧师和野人) private static final int NUM_OF_BOAT_SEATS = 2; // 小船可以坐的人数 private static final int START_STATE = 0; // 起始状态 private static final int END_STATE = (1 << (NUM_OF_PASSENGERS * NUM_OF_PASSENGERS_TYPE)) - 1; // 终止状态 private static final int LEFT_BANK = 0; // 左岸 private static final int RIGHT_BANK = 1; // 右岸 private static final int MISSIONARY = 0; // 牧师 private static final int CANNIBAL = 1; // 野人 // 判断当前状态是否合法 private static boolean isValid(int state) { int leftBank[] = decodeState(state, LEFT_BANK); int rightBank[] = decodeState(state, RIGHT_BANK); if (leftBank[MISSIONARY] != 0 && leftBank[MISSIONARY] < leftBank[CANNIBAL]) return false; if (rightBank[MISSIONARY] != 0 && rightBank[MISSIONARY] < rightBank[CANNIBAL]) return false; return true; } // 将状态转换为数组 private static int[] decodeState(int state, int bank) { int[] bankArray = new int[NUM_OF_PASSENGERS_TYPE]; for (int i = 0; i < NUM_OF_PASSENGERS; i++) { int passengerType = (state >> (i * NUM_OF_PASSENGERS_TYPE + bank * NUM_OF_PASSENGERS_TYPE * NUM_OF_PASSENGERS)) & (NUM_OF_PASSENGERS_TYPE - 1); bankArray[passengerType]++; } return bankArray; } // 将数组转换为状态 private static int encodeState(int[] leftBank, int[] rightBank) { int state = 0; for (int i = 0; i < NUM_OF_PASSENGERS; i++) { state |= (leftBank[MISSIONARY] > i ? MISSIONARY : CANNIBAL) << (i * NUM_OF_PASSENGERS_TYPE + LEFT_BANK * NUM_OF_PASSENGERS_TYPE * NUM_OF_PASSENGERS); state |= (rightBank[MISSIONARY] > i ? MISSIONARY : CANNIBAL) << (i * NUM_OF_PASSENGERS_TYPE + RIGHT_BANK * NUM_OF_PASSENGERS_TYPE * NUM_OF_PASSENGERS); } return state; } // 判断状态是否是终止状态 private static boolean isEndState(int state) { return state == END_STATE; } // 判断两个状态是否相等 private static boolean isEqual(int state1, int state2) { return state1 == state2; } // 判断一个状态是否已经被访问过 private static boolean isVisited(int state, Set<Integer> visitedStates) { return visitedStates.contains(state); } // 获取下一个可能的状态 private static List<Integer> getNextPossibleStates(int state) { List<Integer> nextPossibleStates = new ArrayList<>(); int[] leftBank = decodeState(state, LEFT_BANK); int[] rightBank = decodeState(state, RIGHT_BANK); int boatPosition = LEFT_BANK; if (leftBank[NUM_OF_PASSENGERS_TYPE - 1] == NUM_OF_PASSENGERS && isEndState(encodeState(rightBank, leftBank))) { nextPossibleStates.add(encodeState(leftBank, rightBank)); return nextPossibleStates; } if (rightBank[NUM_OF_PASSENGERS_TYPE - 1] == NUM_OF_PASSENGERS && isEndState(encodeState(leftBank, rightBank))) { nextPossibleStates.add(encodeState(leftBank, rightBank)); return nextPossibleStates; } if (leftBank[MISSIONARY] >= 1 && boatPosition == LEFT_BANK) { int[] newLeftBank = leftBank.clone(); int[] newRightBank = rightBank.clone(); newLeftBank[MISSIONARY]--; newRightBank[MISSIONARY]++; if (isValid(encodeState(newLeftBank, newRightBank))) nextPossibleStates.add(encodeState(newLeftBank, newRightBank)); } if (leftBank[CANNIBAL] >= 1 && boatPosition == LEFT_BANK) { int[] newLeftBank = leftBank.clone(); int[] newRightBank = rightBank.clone(); newLeftBank[CANNIBAL]--; newRightBank[CANNIBAL]++; if (isValid(encodeState(newLeftBank, newRightBank))) nextPossibleStates.add(encodeState(newLeftBank, newRightBank)); } if (leftBank[MISSIONARY] >= 2 && boatPosition == LEFT_BANK) { int[] newLeftBank = leftBank.clone(); int[] newRightBank = rightBank.clone(); newLeftBank[MISSIONARY] -= 2; newRightBank[MISSIONARY] += 2; if (isValid(encodeState(newLeftBank, newRightBank))) nextPossibleStates.add(encodeState(newLeftBank, newRightBank)); } if (leftBank[CANNIBAL] >= 2 && boatPosition == LEFT_BANK) { int[] newLeftBank = leftBank.clone(); int[] newRightBank = rightBank.clone(); newLeftBank[CANNIBAL] -= 2; newRightBank[CANNIBAL] += 2; if (isValid(encodeState(newLeftBank, newRightBank))) nextPossibleStates.add(encodeState(newLeftBank, newRightBank)); } if (leftBank[MISSIONARY] >= 1 && leftBank[CANNIBAL] >= 1 && boatPosition == LEFT_BANK) { int[] newLeftBank = leftBank.clone(); int[] newRightBank = rightBank.clone(); newLeftBank[MISSIONARY]--; newLeftBank[CANNIBAL]--; newRightBank[MISSIONARY]++; newRightBank[CANNIBAL]++; if (isValid(encodeState(newLeftBank, newRightBank))) nextPossibleStates.add(encodeState(newLeftBank, newRightBank)); } if (rightBank[MISSIONARY] >= 1 && boatPosition == RIGHT_BANK) { int[] newLeftBank = leftBank.clone(); int[] newRightBank = rightBank.clone(); newRightBank[MISSIONARY]--; newLeftBank[MISSIONARY]++; if (isValid(encodeState(newLeftBank, newRightBank))) nextPossibleStates.add(encodeState(newLeftBank, newRightBank)); } if (rightBank[CANNIBAL] >= 1 && boatPosition == RIGHT_BANK) { int[] newLeftBank = leftBank.clone(); int[] newRightBank = rightBank.clone(); newRightBank[CANNIBAL]--; newLeftBank[CANNIBAL]++; if (isValid(encodeState(newLeftBank, newRightBank))) nextPossibleStates.add(encodeState(newLeftBank, newRightBank)); } if (rightBank[MISSIONARY] >= 2 && boatPosition == RIGHT_BANK) { int[] newLeftBank = leftBank.clone(); int[] newRightBank = rightBank.clone(); newRightBank[MISSIONARY] -= 2; newLeftBank[MISSIONARY] += 2; if (isValid(encodeState(newLeftBank, newRightBank))) nextPossibleStates.add(encodeState(newLeftBank, newRightBank)); } if (rightBank[CANNIBAL] >= 2 && boatPosition == RIGHT_BANK) { int[] newLeftBank = leftBank.clone(); int[] newRightBank = rightBank.clone(); newRightBank[CANNIBAL] -= 2; newLeftBank[CANNIBAL] += 2; if (isValid(encodeState(newLeftBank, newRightBank))) nextPossibleStates.add(encodeState(newLeftBank, newRightBank)); } if (rightBank[MISSIONARY] >= 1 && rightBank[CANNIBAL] >= 1 && boatPosition == RIGHT_BANK) { int[] newLeftBank = leftBank.clone(); int[] newRightBank = rightBank.clone(); newRightBank[MISSIONARY]--; newRightBank[CANNIBAL]--; newLeftBank[MISSIONARY]++; newLeftBank[CANNIBAL]++; if (isValid(encodeState(newLeftBank, newRightBank))) nextPossibleStates.add(encodeState(newLeftBank, newRightBank)); } return nextPossibleStates; } // 搜索最短路径 private static List<Integer> search() { List<Integer> shortestPath = new ArrayList<>(); Set<Integer> visitedStates = new HashSet<>(); List<List<Integer>> paths = new ArrayList<>(); List<Integer> startPath = new ArrayList<>(); startPath.add(START_STATE); paths.add(startPath); while (!paths.isEmpty()) { List<Integer> currentPath = paths.remove(0); int currentState = currentPath.get(currentPath.size() - 1); if (isEndState(currentState)) { if (shortestPath.isEmpty() || currentPath.size() < shortestPath.size()) shortestPath = currentPath; continue; } visitedStates.add(currentState); List<Integer> nextPossibleStates = getNextPossibleStates(currentState); for (int nextState : nextPossibleStates) { if (isVisited(nextState, visitedStates)) continue; List<Integer> nextPath = new ArrayList<>(currentPath); nextPath.add(nextState); paths.add(nextPath); } } return shortestPath; } // 打印结果 private static void printResult(List<Integer> path) { System.out.println("Number of boat trips: " + (path.size() - 1)); for (int i = 0; i < path.size() - 1; i++) { int[] leftBank = decodeState(path.get(i), LEFT_BANK); int[] rightBank = decodeState(path.get(i), RIGHT_BANK); int[] nextLeftBank = decodeState(path.get(i + 1), LEFT_BANK); int[] nextRightBank = decodeState(path.get(i + 1), RIGHT_BANK); System.out.println("From left bank to right bank: "); System.out.println("Missionaries: " + (leftBank[MISSIONARY] - nextLeftBank[MISSIONARY])); System.out.println("Cannibals: " + (leftBank[CANNIBAL] - nextLeftBank[CANNIBAL])); System.out.println("From right bank to left bank: "); System.out.println("Missionaries: " + (rightBank[MISSIONARY] - nextRightBank[MISSIONARY])); System.out.println("Cannibals: " + (rightBank[CANNIBAL] - nextRightBank[CANNIBAL])); } } public static void main(String[] args) { List<Integer> path = search(); printResult(path); } } ``` 该程序将所有可能的状态表示为一个二进制数,并使用两个数组来表示左岸和右岸上的每种人的数量。搜索算法使用BFS,并利用isValid,encodeState和decodeState函数来处理状态。getNextPossibleStates函数返回下一组可能的状态。程序搜索最短路径,然后打印出每次小船的行动。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

Java简单实现农夫过河问题示例

主要介绍了Java简单实现农夫过河问题,简单描述了农夫过河问题的概念、原理并结合简单实例形式分析了java解决农夫过河问题的相关操作技巧,需要的朋友可以参考下
recommend-type

基于C++的农夫过河问题算法设计与实现方法

主要介绍了基于C++的农夫过河问题算法设计与实现方法,简单描述了农夫过河问题,并结合实例形式详细分析了基于C++实现农夫过河问题的相关算法实现步骤与操作技巧,需要的朋友可以参考下
recommend-type

pre_o_1csdn63m9a1bs0e1rr51niuu33e.a

pre_o_1csdn63m9a1bs0e1rr51niuu33e.a
recommend-type

matlab建立计算力学课程的笔记和文件.zip

matlab建立计算力学课程的笔记和文件.zip
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成

![实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/10eb2e6972b3b6086286fc64c0b3ee41.jpeg) # 1. 实时数据湖架构概述** 实时数据湖是一种现代数据管理架构,它允许企业以低延迟的方式收集、存储和处理大量数据。与传统数据仓库不同,实时数据湖不依赖于预先定义的模式,而是采用灵活的架构,可以处理各种数据类型和格式。这种架构为企业提供了以下优势: - **实时洞察:**实时数据湖允许企业访问最新的数据,从而做出更明智的决策。 - **数据民主化:**实时数据湖使各种利益相关者都可
recommend-type

2. 通过python绘制y=e-xsin(2πx)图像

可以使用matplotlib库来绘制这个函数的图像。以下是一段示例代码: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt def func(x): return np.exp(-x) * np.sin(2 * np.pi * x) x = np.linspace(0, 5, 500) y = func(x) plt.plot(x, y) plt.xlabel('x') plt.ylabel('y') plt.title('y = e^{-x} sin(2πx)') plt.show() ``` 运行这段
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。
recommend-type

"互动学习:行动中的多样性与论文攻读经历"

多样性她- 事实上SCI NCES你的时间表ECOLEDO C Tora SC和NCESPOUR l’Ingén学习互动,互动学习以行动为中心的强化学习学会互动,互动学习,以行动为中心的强化学习计算机科学博士论文于2021年9月28日在Villeneuve d'Asq公开支持马修·瑟林评审团主席法布里斯·勒菲弗尔阿维尼翁大学教授论文指导奥利维尔·皮耶昆谷歌研究教授:智囊团论文联合主任菲利普·普雷教授,大学。里尔/CRISTAL/因里亚报告员奥利维耶·西格德索邦大学报告员卢多维奇·德诺耶教授,Facebook /索邦大学审查员越南圣迈IMT Atlantic高级讲师邀请弗洛里安·斯特鲁布博士,Deepmind对于那些及时看到自己错误的人...3谢谢你首先,我要感谢我的两位博士生导师Olivier和Philippe。奥利维尔,"站在巨人的肩膀上"这句话对你来说完全有意义了。从科学上讲,你知道在这篇论文的(许多)错误中,你是我可以依