請用JAVA編寫牧師野人過河問題的完整程序

时间: 2024-01-21 11:17:06 浏览: 25
以下是牧师野人过河问题的Java程序: ```java import java.util.*; public class MissionaryCannibal { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.print("请输入牧师数量:"); int missionaryNum = scanner.nextInt(); System.out.print("请输入野人数量:"); int cannibalNum = scanner.nextInt(); State initialState = new State(missionaryNum, cannibalNum, true, 0, 0); State finalState = breadthFirstSearch(initialState); if (finalState != null) { List<State> path = new ArrayList<>(); State state = finalState; while (state != null) { path.add(state); state = state.getParent(); } Collections.reverse(path); for (State s : path) { System.out.println(s); } } else { System.out.println("无解"); } } private static State breadthFirstSearch(State initialState) { Queue<State> queue = new LinkedList<>(); Set<State> visited = new HashSet<>(); queue.offer(initialState); visited.add(initialState); while (!queue.isEmpty()) { State state = queue.poll(); if (state.isFinalState()) { return state; } List<State> nextStates = getNextStates(state); for (State nextState : nextStates) { if (!visited.contains(nextState)) { queue.offer(nextState); visited.add(nextState); } } } return null; } private static List<State> getNextStates(State state) { List<State> nextStates = new ArrayList<>(); int m = state.getM(); int c = state.getC(); boolean b = state.isBoatOnTheLeftBank(); int ml = b ? m - 1 : m + 1; int cl = b ? c - 1 : c + 1; // 一个牧师过河 if (ml >= 0 && ml <= 3 && cl >= 0 && cl <= 3 && ml >= cl) { State nextState = new State(ml, cl, !b, state.getMisOnTheLeftBank() - (b ? 1 : 0), state.getCannOnTheLeftBank() - (b ? 1 : 0)); nextState.setParent(state); nextStates.add(nextState); } // 两个牧师过河 ml = b ? m - 2 : m + 2; cl = c; if (ml >= 0 && ml <= 3 && cl >= 0 && cl <= 3 && ml >= cl) { State nextState = new State(ml, cl, !b, state.getMisOnTheLeftBank() - (b ? 2 : 0), state.getCannOnTheLeftBank() - (b ? 2 : 0)); nextState.setParent(state); nextStates.add(nextState); } // 一个野人过河 ml = m; cl = b ? c - 1 : c + 1; if (ml >= 0 && ml <= 3 && cl >= 0 && cl <= 3 && ml >= cl) { State nextState = new State(ml, cl, !b, state.getMisOnTheLeftBank(), state.getCannOnTheLeftBank() - (b ? 1 : 0)); nextState.setParent(state); nextStates.add(nextState); } // 一位野人和一位牧师过河 ml = b ? m - 1 : m + 1; cl = b ? c - 1 : c + 1; if (ml >= 0 && ml <= 3 && cl >= 0 && cl <= 3 && ml >= cl) { State nextState = new State(ml, cl, !b, state.getMisOnTheLeftBank() - (b ? 1 : 0), state.getCannOnTheLeftBank() - (b ? 1 : 0)); nextState.setParent(state); nextStates.add(nextState); } // 两位野人过河 ml = m; cl = b ? c - 2 : c + 2; if (ml >= 0 && ml <= 3 && cl >= 0 && cl <= 3 && ml >= cl) { State nextState = new State(ml, cl, !b, state.getMisOnTheLeftBank(), state.getCannOnTheLeftBank() - (b ? 2 : 0)); nextState.setParent(state); nextStates.add(nextState); } return nextStates; } private static class State { private final int m; private final int c; private final boolean boatOnTheLeftBank; private final int misOnTheLeftBank; private final int cannOnTheLeftBank; private State parent; public State(int m, int c, boolean boatOnTheLeftBank, int misOnTheLeftBank, int cannOnTheLeftBank) { this.m = m; this.c = c; this.boatOnTheLeftBank = boatOnTheLeftBank; this.misOnTheLeftBank = misOnTheLeftBank; this.cannOnTheLeftBank = cannOnTheLeftBank; } public int getM() { return m; } public int getC() { return c; } public boolean isBoatOnTheLeftBank() { return boatOnTheLeftBank; } public int getMisOnTheLeftBank() { return misOnTheLeftBank; } public int getCannOnTheLeftBank() { return cannOnTheLeftBank; } public State getParent() { return parent; } public void setParent(State parent) { this.parent = parent; } public boolean isFinalState() { return m == 0 && c == 0 && !boatOnTheLeftBank; } @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; State state = (State) o; return m == state.m && c == state.c && boatOnTheLeftBank == state.boatOnTheLeftBank; } @Override public int hashCode() { return Objects.hash(m, c, boatOnTheLeftBank); } @Override public String toString() { return String.format("m: %d, c: %d, boatOnTheLeftBank: %b", m, c, boatOnTheLeftBank); } } } ``` 使用 `State` 类来表示状态,其中 `m` 表示左岸的牧师数量,`c` 表示左岸的野人数量,`boatOnTheLeftBank` 表示船是否在左岸。同时还包括左岸的牧师数量 `misOnTheLeftBank` 和野人数量 `cannOnTheLeftBank`,以及一个指向父状态的指针。 使用 `breadthFirstSearch` 方法对状态进行广度优先搜索,查找最终状态。 使用 `getNextStates` 方法获取当前状态的所有后继状态。 在 `main` 方法中,读取用户输入的牧师和野人数量,并使用广度优先搜索查找最终状态。如果找到了最终状态,使用 `getParent` 方法从最终状态开始遍历父状态,直到回到初始状态,输出这些状态。如果没有找到最终状态,则输出“无解”。

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