c++实现: 利用A*算法实现八数码难题(九宫重排)的搜索。要求:输出每一步的状态,从控制端输入初始状态和目标状态

时间: 2024-02-03 22:12:16 浏览: 110
以下是使用C++实现A*算法解决八数码难题的示例代码。代码中包括了输入初始状态和目标状态、状态转换、A*算法搜索等功能。 ```c++ #include <iostream> #include <algorithm> #include <queue> #include <cstring> using namespace std; const int maxn = 400000; const int dx[] = { -1,1,0,0 }; const int dy[] = { 0,0,-1,1 }; const char op[] = { 'u','d','l','r' }; struct Node { int state[3][3]; int f, g, h; int x, y; char path[maxn]; bool operator < (const Node& rhs) const { return f > rhs.f; } }; bool vis[maxn + 10]; Node node[maxn + 10]; int Hash(Node& u) { int res = 0; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { res = res * 10 + u.state[i][j]; } } return res % maxn; } void init() { memset(vis, false, sizeof(vis)); memset(node, 0, sizeof(node)); } void input(Node& u) { cout << "请输入初始状态:\n"; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { cin >> u.state[i][j]; if (u.state[i][j] == 0) { u.x = i; u.y = j; } } } cout << "请输入目标状态:\n"; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { int t; cin >> t; node[maxn - 1].state[i][j] = t; } } } int H(Node& u) { int res = 0; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { if (u.state[i][j] == 0) continue; int x = (u.state[i][j] - 1) / 3; int y = (u.state[i][j] - 1) % 3; res += abs(x - i) + abs(y - j); } } return res; } bool check(Node& u) { for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { if (u.state[i][j] != node[maxn - 1].state[i][j]) { return false; } } } return true; } void output(Node& u) { for (int i = 0; i < strlen(u.path); i++) { cout << u.path[i]; } cout << endl; } void A_star(Node& start) { priority_queue<Node> q; start.g = 0; start.h = H(start); start.f = start.g + start.h; q.push(start); vis[Hash(start)] = true; while (!q.empty()) { Node u = q.top(); q.pop(); if (check(u)) { output(u); return; } for (int i = 0; i < 4; i++) { int nx = u.x + dx[i]; int ny = u.y + dy[i]; if (nx >= 0 && nx < 3 && ny >= 0 && ny < 3) { Node v = u; swap(v.state[v.x][v.y], v.state[nx][ny]); v.x = nx; v.y = ny; if (!vis[Hash(v)]) { v.g++; v.h = H(v); v.f = v.g + v.h; v.path[v.g - 1] = op[i]; vis[Hash(v)] = true; q.push(v); } } } } } int main() { Node start; init(); input(start); A_star(start); return 0; } ``` 在运行程序时,按照程序提示输入初始状态和目标状态即可。程序会输出每一步的状态,直到搜索到目标状态为止。
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