用C++编程,使用深度优先算法解决农夫过河问题

时间: 2024-05-10 11:18:17 浏览: 73
农夫过河问题是一个经典的搜索问题,可以使用深度优先算法进行求解。以下是使用C++编程语言实现的示例代码: ```c++ #include <iostream> #include <stack> #include <unordered_set> using namespace std; // 定义状态结构体 struct State { int farmer; // 农夫所在的岸边,0表示左岸,1表示右岸 int wolf; // 狼所在的岸边,0表示左岸,1表示右岸 int goat; // 羊所在的岸边,0表示左岸,1表示右岸 int cabbage; // 卷心菜所在的岸边,0表示左岸,1表示右岸 bool operator==(const State& other) const { return farmer == other.farmer && wolf == other.wolf && goat == other.goat && cabbage == other.cabbage; } }; // 定义哈希函数 struct HashFunc { size_t operator()(const State& state) const { return state.farmer * 8 + state.wolf * 4 + state.goat * 2 + state.cabbage * 1; } }; // 判断当前状态是否合法 bool is_valid(const State& state) { if (state.wolf == state.goat && state.farmer != state.wolf) { return false; // 狼吃羊 } if (state.goat == state.cabbage && state.farmer != state.goat) { return false; // 羊吃卷心菜 } return true; } // 判断当前状态是否为目标状态 bool is_goal(const State& state) { return state.farmer == 1 && state.wolf == 1 && state.goat == 1 && state.cabbage == 1; } // 打印状态 void print_state(const State& state) { cout << "Farmer: " << (state.farmer == 0 ? "Left" : "Right") << endl; cout << "Wolf: " << (state.wolf == 0 ? "Left" : "Right") << endl; cout << "Goat: " << (state.goat == 0 ? "Left" : "Right") << endl; cout << "Cabbage: " << (state.cabbage == 0 ? "Left" : "Right") << endl; } // 深度优先搜索 bool dfs(State state, stack<State>& path, unordered_set<State, HashFunc>& visited) { if (!is_valid(state)) { return false; } if (is_goal(state)) { path.push(state); return true; } visited.insert(state); bool found = false; State next_state; // 农夫带狼过河 if (state.farmer == state.wolf) { next_state = {1 - state.farmer, 1 - state.wolf, state.goat, state.cabbage}; if (visited.find(next_state) == visited.end()) { found = dfs(next_state, path, visited); } } // 农夫带羊过河 if (!found && state.farmer == state.goat) { next_state = {1 - state.farmer, state.wolf, 1 - state.goat, state.cabbage}; if (visited.find(next_state) == visited.end()) { found = dfs(next_state, path, visited); } } // 农夫带卷心菜过河 if (!found && state.farmer == state.cabbage) { next_state = {1 - state.farmer, state.wolf, state.goat, 1 - state.cabbage}; if (visited.find(next_state) == visited.end()) { found = dfs(next_state, path, visited); } } // 农夫单独过河 if (!found) { next_state = {1 - state.farmer, state.wolf, state.goat, state.cabbage}; if (visited.find(next_state) == visited.end()) { found = dfs(next_state, path, visited); } } if (found) { path.push(state); } return found; } int main() { State initial_state = {0, 0, 0, 0}; stack<State> path; unordered_set<State, HashFunc> visited; if (dfs(initial_state, path, visited)) { while (!path.empty()) { print_state(path.top()); path.pop(); } } else { cout << "No solution found." << endl; } return 0; } ``` 在上面的实现中,我们使用了一个 `State` 结构体来表示每个状态,其中 `farmer`、`wolf`、`goat` 和 `cabbage` 分别表示农夫、狼、羊和卷心菜所在的岸边。我们还定义了一个哈希函数 `HashFunc`,用于将状态映射到一个整数上,方便存储和查找。 在 `dfs` 函数中,我们首先判断当前状态是否合法,如果不合法就返回 `false`。然后判断当前状态是否为目标状态,如果是就返回 `true`,并将当前状态压入路径栈中。否则,我们尝试四种不同的过河方式,递归地搜索下去,直到找到目标状态或者无解为止。 最后,在 `main` 函数中,我们调用 `dfs` 函数进行搜索,如果找到了解就依次打印路径栈中的状态,否则输出提示信息。
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