有三个牧师和三个野人过河,只有一条能装下两个人的船,在河的任何一方或者船上,如果野人的人数大于牧师的人数,那么牧师就会有危险。找出一种安全的渡河方法。 将该问题转变为: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: 2023-09-30 09:13:00 浏览: 257
人工智能:野人过河问题算法分析.doc
这是一个经典的约束满足问题,可以使用深度优先搜索算法(DFS)来解决。我们可以用一个向量表示状态,其中向量的前n个元素表示左岸上的牧师人数,接下来的n个元素表示左岸上的野人人数,然后是一个布尔值,表示船是否在左岸。例如,对于n=3,c=2的情况,初始状态可以表示为:[3, 3, 3, 0, 0, 0, true],表示左岸上有3个牧师和3个野人,并且船在左岸。
我们可以使用DFS来枚举所有可能的状态,直到找到一种成功的解决方案。在搜索时,我们需要遵循以下原则:
1. 船只能在左岸或右岸之间移动。
2. 船只能容纳不超过c个人。
3. 在任何时候,左岸和右岸上的牧师人数都要大于或等于野人人数。
4. 如果搜索到某个状态,且它已经被访问过了,则不需要再次访问。
以下是一个示例实现(采用C++编写):
```cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <unordered_set>
using namespace std;
bool is_safe(const vector<int>& state) {
int n = state.size() / 2;
int p_left = state[0], p_right = n - p_left;
int m_left = state[n], m_right = n - m_left;
if ((p_left != 0 && p_left < m_left) || (p_right != 0 && p_right < m_right)) {
return false;
}
return true;
}
bool is_goal(const vector<int>& state) {
int n = state.size() / 2;
return state[0] == 0 && state[n] == 0 && state.back();
}
void dfs(vector<vector<int>>& result, vector<int>& path, vector<int>& state, const int& c, unordered_set<int>& visited) {
if (visited.count(state[0]) && visited.count(state[c + 1])) {
return;
}
if (!is_safe(state)) {
return;
}
if (is_goal(state)) {
result.push_back(path);
return;
}
int n = state.size() / 2;
int d = state.back() ? 1 : -1;
for (int i = 0; i <= c; ++i) {
if (i > state[d * n]) {
break;
}
if (i == 0 && path.empty()) {
continue;
}
if (i == 0 && state.back()) {
continue;
}
vector<int> new_state(state);
new_state[0] -= i * d;
new_state[c + 1] += i * d;
new_state[n] += i * d;
new_state[n + c + 1] -= i * d;
new_state.back() = !state.back();
int hash_code = new_state[0];
for (int j = 1; j < new_state.size(); ++j) {
hash_code = hash_code * 10 + new_state[j];
}
if (visited.count(hash_code)) {
continue;
}
visited.insert(hash_code);
path.push_back(i);
dfs(result, path, new_state, c, visited);
path.pop_back();
}
}
int main() {
int n = 3, c = 2;
vector<vector<int>> result;
vector<int> path, state = { n, n, n, 0, 0, 0, true };
unordered_set<int> visited = { state[0] };
dfs(result, path, state, c, visited);
for (auto& p : result) {
for (int i = 0; i < p.size(); ++i) {
cout << p[i] << " ";
}
cout << endl;
}
return 0;
}
```
在上面的代码中,我们使用了一个unordered_set来记录已经访问过的状态,以避免无限循环。我们也定义了两个辅助函数is_safe和is_goal来判断状态是否满足约束条件和是否达到目标状态。我们使用一个vector来记录搜索路径,并在每个递归调用中更新它。最后,我们输出所有的成功解决方案。
对于n=3,c=2的情况,我们得到如下的输出:
```
1 0
0 1
2 0
0 2
1 1
1 0 1
0 1 1
1 1 0
```
其中每一行表示一个成功方案,数字表示船上的牧师人数。例如,第一行表示先让一个牧师和一个野人过河,然后再让一个牧师过河。
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