农夫过河问题数据结构C语言

时间: 2023-07-07 10:39:00 浏览: 63
好的,这里是一个用 C 语言实现的数据结构代码,它同样使用状态类来表示每个状态: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <stdbool.h> // 定义状态结构体 typedef struct { char farmer[6]; // 农夫的位置,"left" 或 "right" char wolf[6]; // 狼的位置,"left" 或 "right" char sheep[6]; // 羊的位置,"left" 或 "right" char cabbage[6]; // 卷心菜的位置,"left" 或 "right" } State; // 定义队列结构体 typedef struct { State* data[1000]; int front; int rear; } Queue; // 初始化队列 void initQueue(Queue* q) { q->front = 0; q->rear = 0; } // 判断队列是否为空 bool isQueueEmpty(Queue* q) { return q->front == q->rear; } // 判断队列是否已满 bool isQueueFull(Queue* q) { return q->rear == 1000; } // 入队 void enqueue(Queue* q, State* state) { if(!isQueueFull(q)) { q->data[q->rear++] = state; } } // 出队 State* dequeue(Queue* q) { if(!isQueueEmpty(q)) { return q->data[q->front++]; } return NULL; } // 判断状态是否相等 bool isStateEqual(State* state1, State* state2) { return strcmp(state1->farmer, state2->farmer) == 0 && strcmp(state1->wolf, state2->wolf) == 0 && strcmp(state1->sheep, state2->sheep) == 0 && strcmp(state1->cabbage, state2->cabbage) == 0; } // 判断状态是否可达 bool isStateValid(State* state) { if(strcmp(state->sheep, state->wolf) == 0 && strcmp(state->farmer, state->sheep) != 0) { return false; } if(strcmp(state->cabbage, state->sheep) == 0 && strcmp(state->farmer, state->cabbage) != 0) { return false; } return true; } // 获取下一个状态 void getNextStates(State* state, State* nextStates[]) { int index = 0; if(strcmp(state->farmer, "left") == 0) { if(strcmp(state->wolf, "left") == 0) { State* nextState = (State*)malloc(sizeof(State)); strcpy(nextState->farmer, "right"); strcpy(nextState->wolf, "right"); strcpy(nextState->sheep, state->sheep); strcpy(nextState->cabbage, state->cabbage); if(isStateValid(nextState)) { nextStates[index++] = nextState; } else { free(nextState); } } if(strcmp(state->sheep, "left") == 0) { State* nextState = (State*)malloc(sizeof(State)); strcpy(nextState->farmer, "right"); strcpy(nextState->wolf, state->wolf); strcpy(nextState->sheep, "right"); strcpy(nextState->cabbage, state->cabbage); if(isStateValid(nextState)) { nextStates[index++] = nextState; } else { free(nextState); } } if(strcmp(state->cabbage, "left") == 0) { State* nextState = (State*)malloc(sizeof(State)); strcpy(nextState->farmer, "right"); strcpy(nextState->wolf, state->wolf); strcpy(nextState->sheep, state->sheep); strcpy(nextState->cabbage, "right"); if(isStateValid(nextState)) { nextStates[index++] = nextState; } else { free(nextState); } } State* nextState = (State*)malloc(sizeof(State)); strcpy(nextState->farmer, "right"); strcpy(nextState->wolf, state->wolf); strcpy(nextState->sheep, state->sheep); strcpy(nextState->cabbage, state->cabbage); if(isStateValid(nextState)) { nextStates[index++] = nextState; } else { free(nextState); } } else { if(strcmp(state->wolf, "right") == 0) { State* nextState = (State*)malloc(sizeof(State)); strcpy(nextState->farmer, "left"); strcpy(nextState->wolf, "left"); strcpy(nextState->sheep, state->sheep); strcpy(nextState->cabbage, state->cabbage); if(isStateValid(nextState)) { nextStates[index++] = nextState; } else { free(nextState); } } if(strcmp(state->sheep, "right") == 0) { State* nextState = (State*)malloc(sizeof(State)); strcpy(nextState->farmer, "left"); strcpy(nextState->wolf, state->wolf); strcpy(nextState->sheep, "left"); strcpy(nextState->cabbage, state->cabbage); if(isStateValid(nextState)) { nextStates[index++] = nextState; } else { free(nextState); } } if(strcmp(state->cabbage, "right") == 0) { State* nextState = (State*)malloc(sizeof(State)); strcpy(nextState->farmer, "left"); strcpy(nextState->wolf, state->wolf); strcpy(nextState->sheep, state->sheep); strcpy(nextState->cabbage, "left"); if(isStateValid(nextState)) { nextStates[index++] = nextState; } else { free(nextState); } } State* nextState = (State*)malloc(sizeof(State)); strcpy(nextState->farmer, "left"); strcpy(nextState->wolf, state->wolf); strcpy(nextState->sheep, state->sheep); strcpy(nextState->cabbage, state->cabbage); if(isStateValid(nextState)) { nextStates[index++] = nextState; } else { free(nextState); } } nextStates[index] = NULL; } // 搜索函数 State** search(State* initialState, State* goalState) { Queue q; initQueue(&q); // 把初始状态加入队列 State* initialPath[1000] = {initialState}; enqueue(&q, initialPath[0]); while(!isQueueEmpty(&q)) { // 取出队首状态 State* state = dequeue(&q); // 如果是目标状态,返回路径 if(isStateEqual(state, goalState)) { return state; } // 获取下一个状态,并加入队列 State* nextStates[5]; getNextStates(state, nextStates); for(int i = 0; nextStates[i] != NULL; i++) { State* newPath[1000]; memcpy(newPath, state, sizeof(State*) * 1000); newPath[i + 1] = nextStates[i]; enqueue(&q, newPath[i + 1]); } } return NULL; } // 打印状态 void printState(State* state) { printf("Farmer:%s Wolf:%s Sheep:%s Cabbage:%s\n", state->farmer, state->wolf, state->sheep, state->cabbage); } int main() { // 测试 State initialState = {"left", "left", "left", "left"}; State goalState = {"right", "right", "right", "right"}; State** path = search(&initialState, &goalState); for(int i = 0; path[i] != NULL; i++) { printState(path[i]); } return 0; } ``` 这个代码同样使用 BFS 搜索算法来搜索可行路径,使用一个队列来存储状态,使用一个 `isStateValid` 函数来判断状态是否可达,并使用一个 `getNextStates` 函数来获取下一个状态。

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