农夫过河问题python注释加问题分析

好的，下面是农夫过河问题的Python代码、注释和问题分析：

# 农夫过河问题
# 状态表示为(人, 狼, 羊, 菜)，0表示在起点岸，1表示在终点岸
# 初始状态为(0, 0, 0, 0)，目标状态为(1, 1, 1, 1)
# 状态合法性判断：狼和羊在一起时，狼会吃掉羊；羊和菜在一起时，羊会吃掉菜
# 解决问题的过程中，需要避免陷入死循环，因此需要记录已经访问过的状态

# 判断状态是否合法
def is_valid(state):
    # 如果狼和羊在一起，且农夫不在场，返回False
    if state[1] == state[2] and state[0] != state[1]:
        return False
    # 如果羊和菜在一起，且农夫不在场，返回False
    if state[2] == state[3] and state[0] != state[2]:
        return False
    return True

# 搜索状态空间
def search():
    # 初始状态为(0, 0, 0, 0)
    initial_state = (0, 0, 0, 0)
    # 目标状态为(1, 1, 1, 1)
    target_state = (1, 1, 1, 1)
    # 记录已经访问过的状态
    visited_states = set()
    # 初始化队列，将初始状态加入队列
    queue = [(initial_state, [])]
    # 遍历队列中的状态
    while queue:
        # 取出队列首部的状态
        state, path = queue.pop(0)
        # 如果当前状态等于目标状态，返回路径
        if state == target_state:
            return path
        # 如果当前状态已经访问过，跳过
        if state in visited_states:
            continue
        # 将当前状态加入已访问状态集合
        visited_states.add(state)
        # 遍历所有可能的下一步状态
        for i in range(4):
            # 如果农夫不在当前岸上，跳过
            if state[0] != i:
                continue
            # 根据当前状态计算下一步状态
            next_state = list(state)
            next_state[0] = 1 - state[0]
            next_state[i] = 1 - state[i]
            # 如果下一步状态合法，加入队列
            if is_valid(next_state):
                queue.append((tuple(next_state), path + [(state, tuple(next_state))]))
    # 如果无解，返回空路径
    return []

# 执行搜索
path = search()
# 输出路径
print('->'.join(str(s) for s in path))

问题分析：

1. 什么是农夫过河问题？

答：农夫需要带着一头羊、一只狼和一棵菜过河，河边只有一条小船，船只能装下农夫和另外一样物品或动物。如果农夫不在场时，狼会吃掉羊，羊会吃掉菜。农夫如何安全地将这三样东西全部运到对岸？

2. 代码中的状态表示是什么？

答：状态表示为(人, 狼, 羊, 菜)，0表示在起点岸，1表示在终点岸。

3. 代码中的判断状态是否合法的逻辑是什么？

答：如果狼和羊在一起时，且农夫不在场，返回False；如果羊和菜在一起时，且农夫不在场，返回False；否则返回True。

4. 代码中的搜索逻辑是什么？

答：从起点状态开始，遍历所有可能的下一步状态，将合法的下一步状态加入队列，重复此过程直到找到目标状态或者队列为空。在此过程中需要记录已经访问过的状态，避免陷入死循环。

5. 代码中的输出路径逻辑是什么？

答：输出从起点状态到目标状态的路径。