启发式搜索算法a*搜索求解8数码问题 生成Java代码

时间: 2023-11-06 08:07:13 浏览: 52
以下是针对8数码问题的A*搜索算法Java代码: ``` import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Collections; import java.util.List; import java.util.PriorityQueue; public class EightPuzzle { private final int[][] goal = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,0}}; private int[][] initial; private int dimension; private int cost = 0; public EightPuzzle(int[][] initial) { this.initial = initial.clone(); dimension = initial.length; } public int getCost() { return cost; } public void setInitial(int[][] initial) { this.initial = initial.clone(); } public boolean isSolvable() { int inversions = 0; List<Integer> temp = new ArrayList<>(); for(int i=0;i<dimension;i++) { for(int j=0;j<dimension;j++) { temp.add(initial[i][j]); } } for(int i=0;i<(dimension*dimension)-1;i++) { for(int j=i+1;j<(dimension*dimension);j++) { if(temp.get(i)>temp.get(j)) { inversions++; } } } return (inversions%2==0); } private int getHeuristic(int[][] state) { int h=0; for(int i=0;i<dimension;i++) { for(int j=0;j<dimension;j++) { if(state[i][j]!=0) { h += Math.abs(i-(state[i][j]-1)/dimension); h += Math.abs(j-(state[i][j]-1)%dimension); } } } return h; } public boolean isGoal(int[][] state) { return Arrays.deepEquals(goal, state); } private boolean isMoveValid(int i, int j) { return (i>=0 && j>=0 && i<dimension && j<dimension); } private int[][] makeMove(int[][] state, int i1,int j1, int i2, int j2) { int[][] newState = new int[dimension][dimension]; for(int i=0;i<dimension;i++) { System.arraycopy( state[i], 0, newState[i], 0, dimension ); } newState[i2][j2] = state[i1][j1]; newState[i1][j1] = state[i2][j2]; return newState; } public void solve() { if(!isSolvable()) { System.out.println("Not solvable"); return; } PriorityQueue<PuzzleNode> priorityQueue = new PriorityQueue<>(); PuzzleNode rootNode = new PuzzleNode(initial, null, 0, getHeuristic(initial)); priorityQueue.add(rootNode); while(!priorityQueue.isEmpty()) { PuzzleNode node = priorityQueue.poll(); cost = node.getCost(); System.out.println(Arrays.deepToString(node.getState())); if(isGoal(node.getState())) { break; } int i=-1, j=-1; for(int row=0;row<dimension;row++) { for(int col=0;col<dimension;col++) { if(node.getState()[row][col]==0) { i = row; j = col; break; } } } int[][] directions = {{0, -1},{-1, 0},{0, 1},{1, 0}}; for(int[] direction: directions) { int newI = i+direction[0]; int newJ = j+direction[1]; if(isMoveValid(newI, newJ)) { int[][] newState = makeMove(node.getState(), newI,newJ, i, j); int newCost = node.getCost()+1; PuzzleNode newNode = new PuzzleNode(newState, node, newCost, getHeuristic(newState)); priorityQueue.add(newNode); } } } } private class PuzzleNode implements Comparable<PuzzleNode>{ private int[][] state; private PuzzleNode parent; private int cost; private int heuristic; public PuzzleNode(int[][] state, PuzzleNode parent, int cost, int heuristic) { this.state = state; this.parent = parent; this.cost = cost; this.heuristic = heuristic; } public int[][] getState() { return state; } public PuzzleNode getParent() { return parent; } public int getCost() { return cost; } public int getHeuristic() { return heuristic; } public int getTotalCost() { return cost + heuristic; } @Override public int compareTo(PuzzleNode node) { return getTotalCost() - node.getTotalCost(); } } public static void main(String[] args) { int[][] initial = {{1,2,3},{4,0,6},{7,5,8}}; EightPuzzle puzzle = new EightPuzzle(initial); puzzle.solve(); } } ```

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