C语言解八数码问题之人工智能实验报告.doc
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《人工智能》上机实验
基于人工智能的状态空间搜索策略研究
——八数码问题求解
（一）实验软件
TC2.0或VC6.0编程语言或其它编程语言
（二）实验目的
1.熟悉人工智能系统中的问题求解过程；
2.熟悉状态空间的盲目搜索和启发式搜索算法的应用；
3.熟悉对八数码问题的建模、求解及编程语言的应用。
（三）需要的预备知识
1.熟悉TC2.0或VC6.0编程语言或者其它编程语言；
2.熟悉状态空间的宽度优先搜索、深度优先搜索和启发式搜索算法；
3.熟悉计算机语言对常用数据结构如链表、队列等的描述应用；
4.熟悉计算机常用人机接口设计。
（四）实验数据及步骤
1.实验内容
八数码问题：
在3×3的方格棋盘上，摆放着1到8这八个数码，有1个方格是空的，其初始状态如图1所示，要求对空格执行空格左移、空格右移、空格上移和空格下移这四个操作使得棋盘从初始状态到目标状态。
2
5
4
1
2
3
3
7
8
4
1
8
6
7
6
5
（a）初始状态（b）目标状态
图1八数码问题示意图
请任选一种盲目搜索算法（深度优先搜索或宽度优先搜索）或任选一种启发式搜索方法（A算法或A*算法）编程求解八数码问题（初始状态任选），并对实验结果进行分析，得出合理的结论。
2.实验步骤
（1）分析算法基本原理和基本流程；
程序采用宽度优先搜索算法，基本流程如下：
起始
把s放入open表
失败
成功
是否open表为空表？
是
把open表中的第一个节点n移入close表
否
扩展节点n，把其后裔放入open表的前头
是否有后继节点为目标节点？
否
是
（2）确定对问题描述的基本数据结构，如Open表和Closed表等；
OPEN
CLOSED
S
A,B,C
S
B,C,D,E,F
S,A
C,D,E,F,G
S,A,B
D,E,F,G,H
S,A,B,C
E,F,G,H,I,J
S,A,B,C,D
F,G,H,I,JK,L
S,A,B,C,D,E
G,H,I,JK,L,M,N
S,A,B,C,D,E,F
H,I,JK,L,M,N,O,P
S,A,B,C,D,E,F,G
（3）编写算符运算、目标比较等函数；
（4）编写输入、输出接口；
（5）全部模块联调；
（6）撰写实验报告。
（五）实验报告要求
所撰写的实验报告必须包含以下内容：
1.算法基本原理和流程框图；
2.基本数据结构分析和实现；
3.编写程序的各个子模块，按模块编写文档，含每个模块的建立时间、功能、输入输出参数意义和与其它模块联系等；
4.程序运行结果，含使用的搜索算法及搜索路径等；
5.实验结果分析；
6.结论；
7.提供全部源程序及软件的可执行程序。
附：
实验报告格式
一、实验问题
二、实验目的
三、实验原理
四、程序框图
五、实验结果及分析
六、结论
七、源程序及注释
#include
#include
intn,m;
typedefstructNode
{
charmatrix[10];/*存储矩阵*/
charoperate;/*存储不可以进行的操作，L代表不能左移R代表不能右移U代表不能上移D代表不能下移*/
charextend;/*是否可以扩展，Y代表可以，N代表不可以*/
intfather;/*指向产生自身的父结点*/
}Node;
charstart[10]={"83426517"};/*此处没有必要初始化*/
charend[10]={"12384765"};/*此处没有必要初始化*/
Nodebase[4000];
intresult[100];/*存放结果的base数组下标号，逆序存放*/
intmatch（）/*判断是否为目标*/
{
inti;
for（i=0;i<9;i++）
{
if（base[n-1].matrix[i]!
=end[i]）
{
return0;
}
}
return1;
}
voidshow（）/*显示矩阵的内容*/
{
inti=1;
while（m>=0）
{
intmm=result[m];
//clrscr（）;
printf（"\n\n\n状态方格\t\t步骤%d",i）;
printf（"\n\n\n\n\n\t\t\t%c\t%c\t%c\n",base[mm].matrix[0],base[mm].matrix[1],base[mm].matrix[2]）;
printf（"\n\n\t\t\t%c\t%c\t%c\n",base[mm].matrix[3],base[mm].matrix[4],base[mm].matrix[5]）;
printf（"\n\n\t\t\t%c\t%c\t%c\n",base[mm].matrix[6],base[mm].matrix[7],base[mm].matrix[8]）;
//sleep
（1）;
m--;
i++;
}
}
voidleave（）/*推理成功后退出程序之前要执行的函数，主要作用是输出结果*/
{
n--;
while（base[n].father!
=-1）
{
result[m]=n;
m++;
n=base[n].father;
}
result[m]=0;
result[m+1]='\0';
show（）;
//clrscr（）;
printf（"\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\t\t\t搜索结束\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n"）;
getch（）;
//exit（0）;
}
intleft（intx）/*把下标为X的数组中的矩阵的空格左移*/
{
inti,j;
charch;
for（i=0;i<9;i++）
{
if（base[x].matrix[i]==''）
break;
}
if（i==0||i==3||i==6||i==9）
{
return0;
}
for（j=0;j<9;j++）
{
base[n].matrix[j]=base[x].matrix[j];
}
ch=base[n].matrix[i-1];
base[n].matrix[i-1]=base[n].matrix[i];
base[n].matrix[i]=ch;
base[n].operate='R';
base[n].extend='Y';
base[n].father=x;
base[x].extend='N';
n++;
if（match（i））
leave（）;
return1;
}
intright（intx）/*把下标为X的数组中的矩阵的空格右移*/
{
inti,j;
charch;
for（i=0;i<9;i++）
{
if（base[x].matrix[i]==''）
break;
}
if（i==2||i==5||i==8||i==9）
{
return0;
}
for（j=0;j<9;j++）
{
base[n].matrix[j]=base[x].matrix[j];
}
ch=base[n].matrix[i+1];
base[n].matrix[i+1]=base[n].matrix[i];
base[n].matrix[i]=ch;
base[n].operate='L';
base[n].extend='Y';
base[n].father=x;
base[x].extend='N';
n++;
if（match（i））
leave（）;
return1;
}
intup（intx）/*把下标为X的数组中的矩阵的空格上移*/
{
inti,j;
charch;
for（i=0;i<9;i++）
{
if（base[x].matrix[i]==''）
break;
}
if（i==0||i==1||i==2||i==9）
{
return0;
}
for（j=0;j<9;j++）
{
base[n].matrix[j]=base[x].matrix[j];
}
ch=base[n].matrix[i-3];
base[n].matrix[i-3]=base[n].matrix[i];
base[n].matrix[i]=ch;
base[n].operate='D';
base[n].extend='Y';
base[n].father=x;
base[x].extend='N';
n++;
if（match（i））
leave（）;
return1;
}
intdown（intx）/*把下标为X的数组中的矩阵的空格下移*/
{
inti,j;
charch;
for（i=0;i<9;i++）
{
if（base[x].matrix[i]==''）
break;
}
if（i==6||i==7||i==8||i==9）
{
return0;
}
for（j=0;j<9;j++）
{
base[n].matrix[j]=base[x].matrix[j];
}
ch=base[n].matrix[i+3];
base[n].matrix[i+3]=base[n].matrix[i];
base[n].matrix[i]=ch;
base[n].operate='U';
base[n].extend='Y';
base[n].father=x;
base[x].extend='N';
n++;
if（match（i））
leave（）;
return1;
}
main（）
{
inti;
chara[20],b[20];
n=1;
//textcolor（LIGHTGREEN）;
//clrscr（）;
/*以下是输入初始和目标矩阵，并把输入的0转换为空格*/
printf（"Pleaseinputthestart9chars:
"）;
scanf（"%s",a）;
printf（"Pleaseinputtheend9chars:
"）;
scanf（"%s",b）;
for（i=0;i<9;i++）
{
if（a[i]=='0'）
{
start[i]='';
continue;
}
if（b[i]=='0'）
{
end[i]='';
continue;
}
start[i]=a[i];
end[i]=b[i];
}
start[9]='\0
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