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八数码问题 (头歌 educoder 启发式搜索)(python实现)

作者:admin 2021-04-27 我要评论

任务描述 本关任务八数码问题是在一个3×3的棋盘上有1?8位数字随机分布以及一个空格与空格相连的棋子可以滑动到空格中问题的解是通过空格滑动使得棋盘转化为目标...

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任务描述
本关任务:八数码问题是在一个3×3的棋盘上有1?8位数字随机分布,以及一个空格,与空格相连的棋子可以滑动到空格中,问题的解是通过空格滑动,使得棋盘转化为目标状态,如下图所示。为了简化问题的输入,首先将空格用数字0表示,然后将3×3的棋盘用9位长的字符串表示,则上图的初始状态为724506831,目标状态为012345678,本关卡所有目标状态均为012345678,也保证初始状态到目标状态有解。

测试输入:
724506831 

这道题可以用很多搜索方法解决,启发式搜索为题目要求方法,但是因为评测的程序是只要有一条路径能够成功从输入走到"12345678"即可,于是也可以使用其他搜索方法也可以,比如深搜,广搜都可以,甚至不需要计算代价函数,无脑搜索就可以,但是后来发现不用代价值判断会超时,所以还是加入了代价函数的编写,由于不能贴完整代码,给大家一个模板,大家去写子函数把

深度优先搜索搜模板

子函数:
self.path1(index, i)  index位置是否能够移动
self.moveMap1(init, index, index + self.direction[i]) #index位置与index +direction[i] 交换后的序列
self.isseen(change) change序列是否被走过
self.calcDistH(change) 计算change到targ的代价值




class Solution:
    def __init__(self):
        self.set1 = set()
        self.seen = collections.defaultdict(int) #标记数组
        self.way= {0:'r',1:'l',2:'d',3:'u'}  #存储走的方向
        self.path =[]  #存储路径
        self.direction = (1, -1, 3, -3) #存储移动

    def salvePuzzle(self, init, targ):
        ''' 求解8数码问题
        参数:
        init - 初始状态 例如'123046758'
        targ - 目标状态 均为'012345678'
        返回值:
        clf - 由udlr组成的移动路径字符串
        '''
        return self.dfs(init, targ)

    def dfs(self, init, targ):
        initstr = ''.join(init)
        if (initstr == targ):  # 如果找到就返回
            return True
        self.seen[initstr] = 1  # 标记为走过
        nowvalue = self.calcDistH(init, targ)  # 计算当前的代价值
        index = init.index('0')  # 找到0的位置
        for i in range(4):  #遍历四种方向
            if (self.path1(index, i)):  # 如果能够交换
                change = self.moveMap1(init, index, index + self.direction[i])  #得到移动后的序列
                changevalue = self.calcDistH(change, targ)  #移动后的序列代价值
                if (changevalue<=nowvalue and self.isseen(change)):  #判断change是否走过
                    self.path.append(self.way[i])  #
                    if(self.dfs(change, targ)):
                        return self.path
                    self.path.pop()  #回溯
        return 0  
    
a=Solution()
str1 = input()
print(a.salvePuzzle(list(str1),"012345678")) #打印路径

广度优先搜索模板
明天写明天写

class Solution:
    def __init__(self):
        self.set1 = set()
        self.seen = collections.defaultdict(int)  # 标记数组
        self.way = {0: 'r', 1: 'l', 2: 'd', 3: 'u'}  # 存储走的方向
        self.direction = (1, -1, 3, -3)  # 存储移动
        self.queue = collections.deque()


    def salvePuzzle(self, init, targ):
        ''' 求解8数码问题
        参数:
        init - 初始状态 例如'123046758'
        targ - 目标状态 均为'012345678'
        返回值:
        clf - 由udlr组成的移动路径字符串
        '''
        self.queue.append((init, list())) #两个参数,一个初始序列与经过路径
        return self.bfs(targ)

    def bfs(self,targ):
        while self.queue:
            (init,path) = self.queue.popleft()
            initstr = ''.join(init)
            self.set1.add(initstr)  #标记为走过724506831
            if (initstr == targ):  #如果找到就返回
                return path
            nowvalue = self.calcDistH(init, targ)  # 计算当前的代价值
            index = init.index('0')  # 找到0的位置
            for i in range(4):  # 遍历四种方向
                if (self.path1(index, i)):  # 如果满足条件才进行下去):  # 如果能够交换
                    change = self.moveMap1(init, index,index + self.direction[i])  # 得到移动后的序列
                    changevalue = self.calcDistH(change, targ)  # 移动后的序列代价值
                    if (changevalue <= nowvalue and ''.join(change) not in self.set1):  # 判断change是否走过且代价值更小
                        temp = deepcopy(path)  #深拷贝防止在原数组上更改
                        temp.append(self.way[i])
                        self.queue.append((change,temp)) #加入队列
        return 0

截图

可以使用集合来纪录走过的路径,与这道题测试和题目是一样的,宽搜可以找到最优的,但是运行时间有点长,但
在这里插入图片描述
bfs+dfs:
将两个写在一起,但是代码有点冗长

各位朋友觉得有价值的话点个赞呗 ()

;原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_43848469/article/details/115434941

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