西电人工智能课程：八数码问题启发式搜索与C语言实现

西电人工智能大作业是一份针对2013年12月4日学生的课程作业，主要关注的是启发式搜索解决八数码问题。八数码问题，也称为滑动数独或15 puzzle，是一个经典的组合优化问题，目标是将一个3x3的棋盘上的数字调整到正确的位置，使得每行、每列和每个3x3宫格内的数字都按升序排列。初始状态和目标状态之间存在多种可能的移动路径，任务是找到从初始状态到目标状态的最短路径。 实验目的是通过编程实现一个基于启发式搜索的算法，如A*搜索或最佳优先搜索，来解决这个问题。学生们需要使用VisualC++ 6.0编程软件，使用C语言编写程序。作业要求包括： 1. **算法描述**： - 将初始状态S放入OPEN表，初始化并存储节点值。 - 如果OPEN表为空，表示无解，程序结束。 - 选择OPEN表中值最小的节点，如目标节点则成功，否则选择其他节点作为当前节点。 - 移除当前节点，将其放入CLOSED表。 - 如果找到目标节点，返回最短路径；否则扩展当前节点生成后继节点。 - 对每个后继节点进行评估，若不在OPEN/CLOSED表中，加入OPEN表，并保存路径指针。 - 若节点已存在于表中，更新其值和指针。 - 重复步骤直到找到目标节点或遍历完所有可能。 2. **流程图描述**：作业需要设计一个流程图来可视化搜索过程，展示节点的选取、扩展和评估策略。 3. **程序源代码**：提供了结构体`node`的定义，包含数字矩阵、错误数W、深度和指向父节点和链表下一个节点的指针。核心部分是`CounterW`函数，用于计算节点的估价函数，可能是曼哈顿距离或其他启发式函数。 这个作业涉及的知识点包括： - **启发式搜索算法**：A*搜索或最佳优先搜索，它们使用估价函数来指导搜索方向，提高搜索效率。 - **数据结构**：二维数组、链表、OPEN表和CLOSED表的使用，用于存储节点和辅助搜索过程。 - **搜索树与路径**：理解如何构建搜索树，从根节点到目标节点的路径表示和记录。 - **C语言编程**：实现上述算法的具体代码编写，包括文件包含、结构体定义、函数实现等。 - **八数码问题的特性**：理解问题的规则、状态空间、约束条件以及解空间的搜索策略。 完成这个作业不仅需要扎实的编程基础，还要求学生深入理解启发式搜索算法在实际问题中的应用，并能够有效地利用这些算法寻找最优解决方案。