python实现36数码问题(A*算法)

时间: 2023-12-04 20:56:00 浏览: 32
36数码问题是一种经典的搜索问题,其中一个3x3的九宫格中有1~9的数字和一个空格,目标是将数字移动到正确的位置,最终形成如下状态: 1 2 3 4 5 6 7 8 在此过程中,只能将数字移动到相邻的空格中,例如,如果空格在位置(1,1),那么只能将数字2或者4移动到该位置,如果空格在位置(2,2),那么可以将数字2、5或者8移动到该位置。 A*算法是一种启发式搜索算法,可以用于解决36数码问题。下面是使用Python实现36数码问题的A*算法的代码: ``` from queue import PriorityQueue class Puzzle: def __init__(self, init_state, goal_state): self.init_state = init_state self.goal_state = goal_state def find_blank(self, state): for i in range(3): for j in range(3): if state[i][j] == 0: return i, j def move_blank(self, state, move): blank_row, blank_col = self.find_blank(state) new_row = blank_row + move[0] new_col = blank_col + move[1] if new_row >= 0 and new_col >= 0 and new_row < 3 and new_col < 3: new_state = [row[:] for row in state] new_state[blank_row][blank_col], new_state[new_row][new_col] = new_state[new_row][new_col], new_state[blank_row][blank_col] return new_state return None def get_moves(self, state): moves = [] moves.append((-1, 0)) moves.append((1, 0)) moves.append((0, -1)) moves.append((0, 1)) valid_moves = [] for move in moves: new_state = self.move_blank(state, move) if new_state: valid_moves.append((new_state, move)) return valid_moves def get_heuristic(self, state): distance = 0 for i in range(3): for j in range(3): if state[i][j] != 0: row = (state[i][j] - 1) // 3 col = (state[i][j] - 1) % 3 distance += abs(row - i) + abs(col - j) return distance def solve(self): queue = PriorityQueue() queue.put((self.get_heuristic(self.init_state), self.init_state, [], 0)) visited = set() while not queue.empty(): _, state, path, cost = queue.get() if state == self.goal_state: return path if tuple(map(tuple, state)) not in visited: visited.add(tuple(map(tuple, state))) for next_state, move in self.get_moves(state): next_cost = cost + 1 next_path = path + [move] priority = next_cost + self.get_heuristic(next_state) queue.put((priority, next_state, next_path, next_cost)) return None if __name__ == '__main__': init_state = [[2, 3, 8], [1, 0, 4], [7, 6, 5]] goal_state = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 0]] puzzle = Puzzle(init_state, goal_state) path = puzzle.solve() if path: for move in path: print(move) else: print('No solution') ``` 在上面的代码中,Puzzle类表示36数码问题的状态和操作,包括查找空格、移动空格、获取有效移动、获取启发式函数等。solve()方法使用A*算法搜索最优解,并返回最佳路径。 在main()函数中,我们可以指定初始状态和目标状态,然后调用solve()方法求解最优路径并输出。如果没有解,则输出"No solution"。

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