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
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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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