八数码问题c++可视化

时间: 2023-08-29 07:12:14 浏览: 92
八数码问题是一个经典的搜索问题,可以使用C++和可视化工具来实现。以下是一个简单的实现: ```c++ #include <iostream> #include <iomanip> #include <queue> #include <unordered_set> using namespace std; // 定义状态结构体 struct State { int board[3][3]; int zero_row, zero_col; int move; // 移动的方向,0表示不动,1表示上,2表示下,3表示左,4表示右 State() {}; State(const State& other) { memcpy(this->board, other.board, sizeof(board)); this->zero_row = other.zero_row; this->zero_col = other.zero_col; this->move = other.move; } bool operator==(const State& other) const { return memcmp(board, other.board, sizeof(board)) == 0; } }; // 定义哈希函数 struct Hash { size_t operator()(const State& state) const { size_t h = 0; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { h = h * 10 + state.board[i][j]; } } return h; } }; // 定义查找方向数组 const int dx[] = {0, -1, 1, 0, 0}; const int dy[] = {0, 0, 0, -1, 1}; // 定义目标状态 const int target_board[3][3] = { {1, 2, 3}, {8, 0, 4}, {7, 6, 5} }; // 判断状态是否合法 bool is_valid(const State& state) { int inv = 0; int a[9]; int k = 0; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { a[k++] = state.board[i][j]; } } for (int i = 0; i < 9; i++) { if (a[i] == 0) { continue; } for (int j = 0; j < i; j++) { if (a[j] == 0) { continue; } if (a[j] > a[i]) { inv++; } } } return inv % 2 == 0; } // 计算启发函数 int heuristic(const State& state) { int h = 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; h += abs(i - x) + abs(j - y); } } return h; } // 打印状态 void print_state(const State& state) { cout << "Move: " << state.move << endl; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { cout << setw(2) << state.board[i][j] << " "; } cout << endl; } cout << endl; } // 搜索函数 int solve(State& start_state) { unordered_set<State, Hash> visited; priority_queue<pair<int, State>> pq; start_state.move = 0; visited.insert(start_state); pq.push({-heuristic(start_state), start_state}); while (!pq.empty()) { State state = pq.top().second; pq.pop(); if (memcmp(state.board, target_board, sizeof(target_board)) == 0) { // 打印解 vector<State> path; while (state.move != 0) { path.push_back(state); state = path.back(); } path.push_back(state); for (int i = path.size() - 1; i >= 0; i--) { print_state(path[i]); } return path.size() - 1; } int zero_x = state.zero_row; int zero_y = state.zero_col; for (int i = 1; i <= 4; i++) { int new_zero_x = zero_x + dx[i]; int new_zero_y = zero_y + dy[i]; if (new_zero_x < 0 || new_zero_x >= 3 || new_zero_y < 0 || new_zero_y >= 3) { continue; } State new_state = state; swap(new_state.board[zero_x][zero_y], new_state.board[new_zero_x][new_zero_y]); new_state.zero_row = new_zero_x; new_state.zero_col = new_zero_y; new_state.move = i; if (visited.count(new_state) == 0) { visited.insert(new_state); pq.push({-heuristic(new_state), new_state}); } } } return -1; } int main() { State start_state; cout << "请输入初始状态(用空格分隔数字,0表示空格):" << endl; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { cin >> start_state.board[i][j]; if (start_state.board[i][j] == 0) { start_state.zero_row = i; start_state.zero_col = j; } } } if (!is_valid(start_state)) { cout << "无解" << endl; return 0; } int steps = solve(start_state); if (steps == -1) { cout << "无解" << endl; } else { cout << "步数:" << steps << endl; } return 0; } ``` 这个实现中使用了哈希表和启发式搜索来加速搜索过程,并且支持任意初始状态的输入。可以使用Qt等可视化工具来实现界面交互部分。
阅读全文

相关推荐

最新推荐

recommend-type

人工智能 A*算法 八数码问题 C++ 报告+代码+详细注释

本文将详细讲解如何使用C++实现A*算法来解决经典的八数码问题,同时结合提供的代码进行解析。 一、A*算法简介 A*算法是一种启发式搜索算法,它结合了Dijkstra算法的最短路径特性与最佳优先搜索的效率。算法通过评估...
recommend-type

约瑟夫环问题用C++代码实现

在这个场景中,我们需要编写一个C++程序来解决这个问题。 首先,我们来理解程序的核心部分。程序定义了一个名为`jos`的递归函数,它接受两个参数:`n`代表当前圆圈中的人数,`k`是报数的间隔,即数到k的人出局。...
recommend-type

C++类的静态成员初始化详细讲解

在C++编程语言中,类的静态成员是一个特殊类型的成员,它属于整个类,而不是类的每个实例。静态成员在内存中只有一份拷贝,所有类...注意静态成员的初始化只应在一个地方完成,避免在头文件中,以防止重复定义的问题。
recommend-type

可视化实验二实验报告.doc

总的来说,这个实验旨在提升学生在可视化编程方面的技能,熟悉Windows应用程序的开发流程,掌握资源管理与用户交互的实现方法,同时锻炼他们的编程逻辑和问题解决能力。通过这样的实践,学习者可以更好地理解和运用...
recommend-type

vscode使用官方C/C++插件无法进行代码格式化问题

在使用Visual Studio Code (VSCode) 进行C/C++开发时,官方的C/C++插件提供了一种方便的方式来格式化代码,即通过`.clang-format`配置文件自定义代码风格。然而,当尝试使用`clang-format -style=llvm -dump-config ...
recommend-type

Python调试器vardbg:动画可视化算法流程

资源摘要信息:"vardbg是一个专为Python设计的简单调试器和事件探查器,它通过生成程序流程的动画可视化效果,增强了算法学习的直观性和互动性。该工具适用于Python 3.6及以上版本,并且由于使用了f-string特性,它要求用户的Python环境必须是3.6或更高。 vardbg是在2019年Google Code-in竞赛期间为CCExtractor项目开发而创建的,它能够跟踪每个变量及其内容的历史记录,并且还能跟踪容器内的元素(如列表、集合和字典等),以便用户能够深入了解程序的状态变化。" 知识点详细说明: 1. Python调试器(Debugger):调试器是开发过程中用于查找和修复代码错误的工具。 vardbg作为一个Python调试器,它为开发者提供了跟踪代码执行、检查变量状态和控制程序流程的能力。通过运行时监控程序,调试器可以发现程序运行时出现的逻辑错误、语法错误和运行时错误等。 2. 事件探查器(Event Profiler):事件探查器是对程序中的特定事件或操作进行记录和分析的工具。 vardbg作为一个事件探查器,可以监控程序中的关键事件,例如变量值的变化和函数调用等,从而帮助开发者理解和优化代码执行路径。 3. 动画可视化效果:vardbg通过生成程序流程的动画可视化图像,使得算法的执行过程变得生动和直观。这对于学习算法的初学者来说尤其有用,因为可视化手段可以提高他们对算法逻辑的理解,并帮助他们更快地掌握复杂的概念。 4. Python版本兼容性:由于vardbg使用了Python的f-string功能,因此它仅兼容Python 3.6及以上版本。f-string是一种格式化字符串的快捷语法,提供了更清晰和简洁的字符串表达方式。开发者在使用vardbg之前,必须确保他们的Python环境满足版本要求。 5. 项目背景和应用:vardbg是在2019年的Google Code-in竞赛中为CCExtractor项目开发的。Google Code-in是一项面向13到17岁的学生开放的竞赛活动,旨在鼓励他们参与开源项目。CCExtractor是一个用于从DVD、Blu-Ray和视频文件中提取字幕信息的软件。vardbg的开发过程中,该项目不仅为学生提供了一个实际开发经验的机会,也展示了学生对开源软件贡献的可能性。 6. 特定功能介绍: - 跟踪变量历史记录:vardbg能够追踪每个变量在程序执行过程中的历史记录,使得开发者可以查看变量值的任何历史状态,帮助诊断问题所在。 - 容器元素跟踪:vardbg支持跟踪容器类型对象内部元素的变化,包括列表、集合和字典等数据结构。这有助于开发者理解数据结构在算法执行过程中的具体变化情况。 通过上述知识点的详细介绍,可以了解到vardbg作为一个针对Python的调试和探查工具,在提供程序流程动画可视化效果的同时,还通过跟踪变量和容器元素等功能,为Python学习者和开发者提供了强大的支持。它不仅提高了学习算法的效率,也为处理和优化代码提供了强大的辅助功能。
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

【IT设备维保管理入门指南】:如何制定有效的维护计划,提升设备性能与寿命

![【IT设备维保管理入门指南】:如何制定有效的维护计划,提升设备性能与寿命](https://docs.plesk.com/en-US/onyx/administrator-guide/images/78798.webp) # 摘要 本文全面探讨了IT设备维保管理的各个方面,从理论基础到实践案例,再到技术革新和未来展望。首先概述了维保计划的重要性,强调了其在延长设备生命周期和提升性能稳定性方面的作用。接着,文中详细论述了维保计划的制定原则,包括预防性维护、设备分类及成本效益分析等。通过分析不同行业的实践案例,本文揭示了成功维保计划的关键因素,并提出了效果评估与改进的策略。随后,探讨了性能监
recommend-type

python爬取网页链接,url = “https://koubei.16888.com/57233/0-0-0-0”

在Python中,使用如`requests`库来发送HTTP请求并抓取网页链接是比较常见的做法。以下是如何使用`requests`和BeautifulSoup库(用于解析HTML)来爬取给定URL上的信息: 首先,确保已安装`requests`和`beautifulsoup4`库,如果未安装可以使用以下命令安装: ```bash pip install requests beautifulsoup4 ``` 然后,你可以编写以下Python脚本来爬取指定URL的内容: ```python import requests from bs4 import BeautifulSoup # 定义要
recommend-type

掌握Web开发:Udacity天气日记项目解析

资源摘要信息: "Udacity-Weather-Journal:Web开发路线的Udacity纳米度-项目2" 知识点: 1. Udacity:Udacity是一个提供在线课程和纳米学位项目的教育平台,涉及IT、数据科学、人工智能、机器学习等众多领域。纳米学位是Udacity提供的一种专业课程认证,通过一系列课程的学习和实践项目,帮助学习者掌握专业技能,并提供就业支持。 2. Web开发路线:Web开发是构建网页和网站的应用程序的过程。学习Web开发通常包括前端开发(涉及HTML、CSS、JavaScript等技术)和后端开发(可能涉及各种服务器端语言和数据库技术)的学习。Web开发路线指的是在学习过程中所遵循的路径和进度安排。 3. 纳米度项目2:在Udacity提供的学习路径中,纳米学位项目通常是实践导向的任务,让学生能够在真实世界的情境中应用所学的知识。这些项目往往需要学生完成一系列具体任务,如开发一个网站、创建一个应用程序等,以此来展示他们所掌握的技能和知识。 4. Udacity-Weather-Journal项目:这个项目听起来是关于创建一个天气日记的Web应用程序。在完成这个项目时,学习者可能需要运用他们关于Web开发的知识,包括前端设计(使用HTML、CSS、Bootstrap等框架设计用户界面),使用JavaScript进行用户交互处理,以及可能的后端开发(如果需要保存用户数据,可能会使用数据库技术如SQLite、MySQL或MongoDB)。 5. 压缩包子文件:这里提到的“压缩包子文件”可能是一个笔误或误解,它可能实际上是指“压缩包文件”(Zip archive)。在文件名称列表中的“Udacity-Weather-journal-master”可能意味着该项目的所有相关文件都被压缩在一个名为“Udacity-Weather-journal-master.zip”的压缩文件中,这通常用于将项目文件归档和传输。 6. 文件名称列表:文件名称列表提供了项目文件的结构概览,它可能包含HTML、CSS、JavaScript文件以及可能的服务器端文件(如Python、Node.js文件等),此外还可能包括项目依赖文件(如package.json、requirements.txt等),以及项目文档和说明。 7. 实际项目开发流程:在开发像Udacity-Weather-Journal这样的项目时,学习者可能需要经历需求分析、设计、编码、测试和部署等阶段。在每个阶段,他们需要应用他们所学的理论知识,并解决在项目开发过程中遇到的实际问题。 8. 技术栈:虽然具体的技术栈未在标题和描述中明确提及,但一个典型的Web开发项目可能涉及的技术包括但不限于HTML5、CSS3、JavaScript(可能使用框架如React.js、Angular.js或Vue.js)、Bootstrap、Node.js、Express.js、数据库技术(如上所述),以及版本控制系统如Git。 9. 学习成果展示:完成这样的项目后,学习者将拥有一个可部署的Web应用程序,以及一个展示他们技术能力的项目案例,这些对于未来的求职和职业发展都是有价值的。 10. 知识点整合:在进行Udacity-Weather-Journal项目时,学习者需要将所学的多个知识点融合在一起,包括前端设计、用户体验、后端逻辑处理、数据存储和检索、以及可能的API调用等。 总结来说,Udacity-Weather-Journal项目是Udacity Web开发纳米学位课程中的一个重要实践环节,它要求学习者运用他们所学到的前端和后端开发技能,完成一个具体的Web应用程序项目。通过完成这样的项目,学习者能够将理论知识转化为实践经验,并为他们未来在IT行业的职业发展打下坚实的基础。