深度宽度优先搜索八数码Word文档下载推荐.docx
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4）+a[iii];
}*///将数组a转换为一个64位的整数b
#defineRTRANS（a,b）\
{\
longiii;
\
UINT64ttt=（a）;
for（iii=NUM-1;
iii>
=0;
iii--）\
b[iii]=ttt&
0xf;
ttt>
>
=4;
}\
}//将一个64位整数a转换为数组b
//
typedefstructEP_NODE_Tag
{UINT64v;
//保存状态，每个数字占4个二进制位，可解决16数码问题
structEP_NODE_Tag*prev;
//父节点
structEP_NODE_Tag*small,*big;
}EP_NODE;
EP_NODEm_ar[MAX_NODE];
EP_NODE*m_root;
longm_depth;
//搜索深度
EP_NODEm_out[MAX_DEP];
//输出路径
longmove_gen（EP_NODE*node,EP_MOVE*move）
{longpz;
//0的位置
UINT64t=0xf;
for（pz=NUM-1;
pz>
pz--）
{if（（node->
v&
t）==0）
{break;
//找到0的位置
}
t<
switch（pz）
{case0:
move[0].x=0;
move[0].y=1;
move[1].x=0;
move[1].y=3;
return2;
case1:
move[0].x=1;
move[0].y=0;
move[1].x=1;
move[1].y=2;
move[2].x=1;
move[2].y=4;
return3;
case2:
move[0].x=2;
move[1].x=2;
move[1].y=5;
case3:
move[0].x=3;
move[1].x=3;
move[1].y=6;
move[2].x=3;
case4:
move[0].x=4;
move[1].x=4;
move[2].x=4;
move[2].y=5;
move[3].x=4;
move[3].y=7;
return4;
case5:
move[0].x=5;
move[0].y=2;
move[1].x=5;
move[1].y=4;
move[2].x=5;
move[2].y=8;
case6:
move[0].x=6;
move[0].y=3;
move[1].x=6;
move[1].y=7;
case7:
move[0].x=7;
move[0].y=6;
move[1].x=7;
move[2].x=7;
case8:
move[0].x=8;
move[0].y=5;
move[1].x=8;
return0;
longmov（EP_NODE*n1,EP_MOVE*mv,EP_NODE*n2）
//走一步，返回走一步后的结果
charss[NUM];
RTRANS（n1->
v,ss）;
XCHG（ss[mv->
x],ss[mv->
y]）;
TRANS（ss,n2->
v）;
longadd_node（EP_NODE*node,longr）
EP_NODE*p=m_root;
EP_NODE*q;
while（p）
{q=p;
if（p->
v==node->
v）return0;
elseif（node->
v>
p->
v）p=p->
big;
v<
small;
m_ar[r].v=node->
v;
m_ar[r].prev=node->
prev;
m_ar[r].small=NULL;
m_ar[r].big=NULL;
if（node->
q->
v）
{q->
big=&
m_ar[r];
small=&
return1;
/*得到节点所在深度*/
longget_node_depth（EP_NODE*node）
{longd=0;
while（node->
prev）
{d++;
node=node->
returnd;
/*返回值：
成功－返回搜索节点数，节点数不够－（-1），无解－（-2）*/
longbfs_search（char*begin,char*end）
{longh=0,r=1,c,i,j;
EP_NODEl_end,node,*pnode;
EP_MOVEmv[4];
//每个局面最多4种走法
TRANS（begin,m_ar[0].v）;
TRANS（end,l_end.v）;
m_ar[0].prev=NULL;
m_root=m_ar;
m_root->
small=NULL;
big=NULL;
while（（h<
r）&
&
（r<
MAX_NODE-4））
{c=move_gen（&
m_ar[h],mv）;
for（i=0;
i<
c;
i++）
{mov（&
m_ar[h],&
mv[i],&
node）;
node.prev=&
m_ar[h];
if（node.v==l_end.v）
{pnode=&
node;
j=0;
while（pnode->
{m_out[j]=*pnode;
j++;
pnode=pnode->
m_depth=j;
returnr;
if（add_node（&
node,r））r++;
//只能对历史节点中没有的新节点搜索，否则会出现环
h++;
printf（"
\rSearch...%9d/%d@%d"
h,r,get_node_depth（&
m_ar[h]））;
if（h==r）
{return-2;
else
{return-1;
longcheck_input（char*s,chara,longr）
{longi;
r;
{if（s[i]==a-0x30）return0;
longcheck_possible（char*begin,char*end）
{charfs;
longf1=0,f2=0;
longi,j;
{fs=0;
for（j=0;
j<
i;
j++）
if（（begin[i]!
=0）&
（begin[j]!
（begin[j]<
begin[i]））fs++;
f1+=fs;
fs=0;
{if（（end[i]!
（end[j]!
（end[j]<
end[i]））fs++;
f2+=fs;
if（（f1&
1）==（f2&
1））return1;
voidoutput（void）
{longi,j,k;
for（i=m_depth-1;
i>
i--）
{RTRANS（m_out[i].v,ss）;
SIZE;
{for（k=0;
k<
k++）
{printf（"
%2d"
ss[SIZE*j+k]）;
\n"
）;
intmain（void）
{chars1[NUM];
chars2[NUM];
longr;
chara;
请输入开始状态:
"
r=0;
while（r<
NUM）
{a=getchar（）;
if（a>
=0x30&
a<
0x39&
check_input（s1,a,r））
{s1[r++]=a-0x30;
%c"
a）;
\n请输入结束状态:
check_input（s2,a,r））
{s2[r++]=a-0x30;
if（check_possible（s1,s2））
{r=bfs_search（s1,s2）;
if（r>
=0）
查找深度=%d,所有的方式=%ld\n"
m_depth,r）;
output（）;
elseif（r==-1）
没有找到路径.\n"
elseif（r==-2）
{printf（"
这种状态变换没有路径到达.\n"
不确定的错误.\n"
不允许这样移动!
方法二：
用MATLAB实现
program8no_bfs;
{八数码的宽度优先搜索算法}
Const
Dir:
array[1..4,1..2]ofinteger{四种移动方向，对应产生式规则}
=（（1,0）,（-1,0）,（0,1）,（0,-1））;
n=10000;
Type
T8no=array[1..3,1..3]ofinteger;
TList=record
Father:
integer;
{父指针}
dep:
byte;
{深度}
X0,Y0:
{0的位置}
State:
T8no;
{棋盘状态}
end;
Var
Source,Target:
List:
array[0..10000]ofTList;
{综合数据库}
Closed,open,Best:
integer{Best表示最优移动次数}
Answer:
{记录解}
Found:
Boolean;
{解标志}
procedureGetInfo;
{读入初始和目标节点}
vari,j:
begin
fori:
=1to3do
forj:
=1to3doread（Source[i,j]）;
=1to3doread（Target[i,j]）;
procedureInitialize;
{初始化}
varx,y:
Found:
=false;
Closed:
=0;
open:
=1;
withList[1]dobegin
State:
=Source;
dep:
Father:
Forx:
Fory:
ifState[x,y]=0thenBeginx0:
=x;
y0:
=y;
End;
FunctionSame（A,B:
T8no）:
Boolean;
{判断A,B状态是否相等}
Vari,j:
Begin
Same:
Fori:
=1to3doforj:
=1to3doifA[i,j]<
B[i,j]thenexit;
=true;
End;
Functionnot_Appear（new:
tList）:
boolean;
{判断new是否在List中出现}
vari:
not_Appear:
=1toopendoifSame（new.State,List[i].State）thenexit;
end;
procedureMove（n:
tList;
d:
varok:
boolean;
varnew:
tList）;
{将第d条规则作用于n得到new,OK是new是否可行的标志}
X:
=n.x0+Dir[d,1];
Y:
=n.y0+Dir[d,2];
{判断new的可行性}
ifnot（（X>
0）and（X<
4）and（Y>
0）and（Y<
4））thenbeginok:
exitend;
OK:
new.State:
=n.State;
{new=Expand（n,d）}
new.State[X,Y]:
new.State[n.x0,n.y0]:
=n.State[X,Y];
new.X0:
=X;
new.Y0:
=Y;
procedureAdd（new:
{插入节点new}
ifnot_Appear（new）thenBegin{如果new没有在List出现}
Inc（open）;
{new加入open表}
List[open]:
=new;
procedureExpand（Index:
varn:
{扩展n的子节点}
new:
OK:
ifSame（n.State,Target）thenbegin{如果找到解}
=true;
Best:
=n.Dep;
Answer:
=Index;
Exit;
Fori:
=1to4dobegin{依次使用４条规则}
Move（n,i,OK,new）;
ifnotokthencontinue;
new.Father:
=Index;
new.Dep:
=n.dep+1;
Add（new）;
procedureGetOutInfo;
{输出}
procedureOutlook（Index:
integer）;
{递归输出每一个解}
ifIndex=0thenexit;
Outlook（List[Index].Father）;
withList[Index]do
=1to3dobegin
=1to3dowrite（State[i,j],'
'
writeln;
Writeln（'
Total='
Best）;
Outlook（Answer）;
procedureMain;
{搜索主过程}
Repeat
Inc（Closed）;
Expand（Closed,List[Closed]）;
{扩展Closed}
Until（Closed>
=open）orFound;
ifFoundthenGetOutInfo{存在解}
elseWriteln（'
noanswer'
{无解}
Begin
Assign（Input,'
input.txt'
ReSet（Input）;
Assign（Output,'
Output.txt'
ReWrite（Output）;
GetInfo;
Initialize;
Main;
Close（Input）;
Close（Output）;
End.
五、实验结果
六、实验总结
通过实验问题的求解过程就是搜索的过程，采用适合的搜索算法是关键的，因为对求解过程的效率有很大的影响，包括各种规则、过程和算法等推理技术。
八数码问题中，将牌的移动来描述规则，是一种相对较简单的方法。
用广度优先算法实现八数码问题，其实是一种比较费劲的方式；
然而深度优先将是一个很好的方法，利用深度优先不但减少了程序实现的时间，是一种不错的方式。
但最好的方式是启发式搜索方式实现，在很大程度上相对于前两种方式是一种非常好的实现方式，不但节省了时间，也节省了空间。
通过这次试验使我对搜索算法有了一定的了解，并对实现这个问题的执行过程有了更一步的认识。
也通过它解决了八数码问题，但在实际的过程中还存在很多问题，也看了一些辅助书籍，以后还要加强学习，加强理论与实际的练习。
总之，这次试验使我受益匪浅。
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