Java算法:解决传教士与野人渡河安全摆渡问题
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更新于2024-09-22
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在Java编程领域,"传教士与野人代码"(MissionariesAndCannibalsPuzzle)是一个经典的算法问题,源于一个有趣的故事背景:有N名传教士和N名野人需要一同过河,但河上只有一艘船,每次最多只能承载k个人。为了确保传教士的安全,任何时候船上的野人数量都不能超过传教士的数量。这涉及到一种经典的回溯搜索(Backtracking)策略,用于找到所有可能的摆渡方案,同时遵循两个规则:
1. **相对人数规则**:任何时候,船上的野人总数不能超过传教士的数量。
2. **船只载客限制**:船上乘客总数(包括船员)不得超过k。
在这个问题中,`MissionariesAndCannibalsPuzzleSolver`类是核心实现,它包含以下几个关键组件:
- `SolutionNotFoundException`:一个自定义异常类,用于抛出当找不到满足条件的解决方案时。
- `MISSIONARY`、`CANNIBAL`和`BOAT`常量:分别代表传教士、野人和船只的简单表示。
- `RiverScene`:场景类,用于存储河岸两边的传教士和野人数量,以及当前的船状态。
- `firstScene` 和 `finalScene`:表示初始和最终场景。
- `getSolutionSteps` 方法:采用深度优先搜索策略递归地寻找解决方案。输入参数是包含起始场景的栈,返回的是连接起始场景到最终场景的步骤序列。为了优化搜索过程,该方法倾向于从源岸转移尽可能多的人,同时尽量减少目标岸的人员。
在`getSolutionSteps` 方法中,首先检查栈顶的`lastScene`,如果无法找到合法的摆渡,就会抛出`SolutionNotFoundException`。然后,根据当前场景的人员分布情况,通过一系列的判断和递归操作,尝试将传教士或野人从一个岸转移到另一个岸,直到达到目标场景。整个过程不仅要保证规则的遵守,还要避免无效路径的冗余搜索,以提高算法效率。
总结来说,这个Java代码解决了一个涉及逻辑和搜索策略的有趣问题,展示了如何在有限的资源条件下,通过编程手段找到满足条件的最优摆渡方案。这对于理解递归、搜索算法以及编程中的优化技巧具有实际价值,也锻炼了解决复杂问题的能力。
2011-07-22 上传
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wudism1111
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