C语言实现8数码问题Word文档下载推荐.docx
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structNode*next;
structNode*previous;
//保存其父节点
};
intopen_N=0;
//记录Open列表中节点数目
//八数码初始状态
intinital_s[3][3]={
2,8,3,1,6,4,7,0,5
};
//八数码目标状态
intfinal_s[3][3]={
2,1,6,4,0,8,7,5,3
//------------------------------------------------------------------------
//添加节点函数入口，方法：
通过插入排序向指定表添加
voidAdd_Node（structNode*head,structNode*p）
{
structNode*q;
if（head->
next）//考虑链表为空
{q=head->
next;
if（p->
f<
head->
next->
f）{//考虑插入的节点值比链表的第一个节点值小
p->
next=head->
head->
next=p;
}
else{
while（q->
next）//考虑插入节点x，形如a<
=x<
=b
{
if（（q->
p->
f||q->
f==p->
f）&
&
（q->
f>
f||q->
f））{
next=q->
q->
break;
}
q=q->
if（q->
next==NULL）//考虑插入的节点值比链表最后一个元素的值更大
q->
}
elsehead->
}
//删除节点函数入口
voiddel_Node（structNode*head,structNode*p）
q=head;
while（q->
next）
{
next==p）{
q->
next=p->
next=NULL;
next==NULL）return;
//free（p）;
q=q->
//判断两个数组是否相等函数入口
intequal（ints1[3][3],ints2[3][3]）
inti,j,flag=0;
for（i=0;
i<
3;
i++）
for（j=0;
j<
j++）
if（s1[i][j]!
=s2[i][j]）{flag=1;
break;
if（!
flag）
return1;
elsereturn0;
//判断后继节点是否存在于Open或Closed表中函数入口
intexit_Node（structNode*head,ints[3][3],structNode*Old_Node）
structNode*q=head->
intflag=0;
while（q）
if（equal（q->
s,s））{
flag=1;
Old_Node->
next=q;
return1;
elseq=q->
flag）return0;
//计算p（n）的函数入口
//其中p（n）为放错位的数码与其正确的位置之间距离之和
//具体方法：
放错位的数码与其正确的位置对应下标差的绝对值之和
intwrong_sum（ints[3][3]）
inti,j,fi,fj,sum=0;
for（i=0;
3;
j++）
for（fi=0;
fi<
fi++）
for（fj=0;
fj<
fj++）
if（（final_s[fi][fj]==s[i][j]））{
sum+=fabs（i-fi）+fabs（j-fj）;
break;
returnsum;
//获取后继结点函数入口
//检查空格每种移动的合法性，如果合法则移动空格得到后继结点
intget_successor（structNode*BESTNODE,intdirection,structNode*Successor）//扩展BESTNODE，产生其后继结点SUCCESSOR
inti,j,i_0,j_0,temp;
Successor->
s[i][j]=BESTNODE->
s[i][j];
//获取空格所在位置
if（BESTNODE->
s[i][j]==0）{i_0=i;
j_0=j;
break;
switch（direction）
case0:
if（（i_0-1）>
-1）{
temp=Successor->
s[i_0][j_0];
Successor->
s[i_0][j_0]=Successor->
s[i_0-1][j_0];
s[i_0-1][j_0]=temp;
return1;
elsereturn0;
case1:
if（（j_0-1）>
-1）{
s[i_0][j_0-1];
s[i_0][j_0-1]=temp;
case2:
if（（j_0+1）<
3）{
s[i_0][j_0+1];
s[i_0][j_0+1]=temp;
case3:
if（（i_0+1）<
3）{
s[i_0+1][j_0];
s[i_0+1][j_0]=temp;
//从OPen表获取最佳节点函数入口
structNode*get_BESTNODE（structNode*Open）
returnOpen->
//输出最佳路径函数入口
voidprint_Path（structNode*head）
structNode*q,*q1,*p;
inti,j,count=1;
p=（structNode*）malloc（sizeof（structNode））;
//通过头插法变更节点输出次序
previous=NULL;
q1=q->
previous;
previous=p->
previous=q;
q=q1;
q=p->
if（q==p->
previous）printf（"
八数码的初始状态：
\n"
）;
elseif（q->
previous==NULL）printf（"
八数码的目标状态：
elseprintf（"
八数码的中间态%d\n"
count++）;
{
printf（"
%4d"
q->
s[i][j]）;
if（j==2）printf（"
printf（"
f=%d,g=%d\n\n"
f,q->
g）;
//A*子算法入口:
处理后继结点
voidsub_A_algorithm（structNode*Open,structNode*BESTNODE,structNode*Closed,structNode*Successor）
structNode*Old_Node=（structNode*）malloc（sizeof（structNode））;
Successor->
previous=BESTNODE;
//建立从successor返回BESTNODE的指针
g=BESTNODE->
g+1;
//计算后继结点的g值
//检查后继结点是否已存在于Open和Closed表中，如果存在：
该节点记为old_Node，比较后继结点的g值和表中old_Node节点
//g值，前者小代表新的路径比老路径更好，将Old_Node的父节点改为BESTNODE，并修改其f，g值，后者小则什么也不做。
//即不存在Open也不存在Closed表则将其加入OPen表，并计算其f值
if（exit_Node（Open,Successor->
s,Old_Node））{
if（Successor->
g<
Old_Node->
g）{
//将Old_Node的父节点改为BESTNODE
g=Successor->
g;
//修改g值
f=Old_Node->
g+wrong_sum（Old_Node->
s）;
//修改f值
//排序~~~~~~~~~~~~~~~~~~
del_Node（Open,Old_Node）;
Add_Node（Open,Old_Node）;
elseif（exit_Node（Closed,Successor->
s,Old_Node））{
del_Node（Closed,Old_Node）;
Add_Node（Closed,Old_Node）;
}
else{
f=Successor->
g+wrong_sum（Successor->
Add_Node（Open,Successor）;
open_N++;
//A*算法入口
//八数码问题的启发函数为：
f（n）=d（n）+p（n）
//其中A*算法中的g（n）根据具体情况设计为d（n），意为n节点的深度，而h（n）设计为p（n），
//意为放错的数码与正确的位置距离之和
voidA_algorithm（structNode*Open,structNode*Closed）//A*算法
inti,j;
structNode*BESTNODE,*inital,*Successor;
inital=（structNode*）malloc（sizeof（structNode））;
//初始化起始节点
inital->
s[i][j]=inital_s[i][j];
inital->
f=wrong_sum（inital_s）;
g=0;
Add_Node（Open,inital）;
//把初始节点放入OPEN表
open_N++;
while
（1）
if（open_N==0）{printf（"
failure!
"
return;
BESTNODE=get_BESTNODE（Open）;
//从OPEN表获取f值最小的BESTNODE，将其从OPEN表删除并加入CLOSED表中
del_Node（Open,BESTNODE）;
open_N--;
Add_Node（Closed,BESTNODE）;
if（equal（BESTNODE->
s,final_s））{//判断BESTNODE是否为目标节点
printf（"
success!
print_Path（BESTNODE）;
return;
//针对八数码问题，后继结点Successor的扩展方法：
空格（二维数组中的0）上下左右移动，
//判断每种移动的有效性，有效则转向A*子算法处理后继节点，否则进行下一种移动
else{
Successor=（structNode*）malloc（sizeof（structNode））;
if（get_successor（BESTNODE,0,Successor））sub_A_algorithm（Open,BESTNODE,Closed,Successor）;
if（get_successor（BESTNODE,1,Successor））sub_A_algorithm（Open,BESTNODE,Closed,Successor）;
if（get_successor（BESTNODE,2,Successor））sub_A_algorithm（Open,BESTNODE,Closed,Successor）;
if（get_successor（BESTNODE,3,Successor））sub_A_algorithm（Open,BESTNODE,Closed,Successor）;
//main（）函数入口
//定义Open和Closed列表。
Open列表：
保存待检查节点。
Closed列表：
保存不需要再检查的节点
voidmain（）
structNode*Open=（structNode*）malloc（sizeof（structNode））;
structNode*Closed=（structNode*）malloc（sizeof（structNode））;
Open->
next=NULL;
Closed->
next=NULL;
A_algorithm（Open,Closed）;
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