MC牧师过河问题

人工智能上机实验报告

学号：姓名：所在系：信息学院班级：

实验名称：实验日期2016年12月3日

实验指导教师实验机房A401

------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1.实验目的：

(1)在掌握状态空间搜索策略的基础上，理解知识表示的方法。

(2)能够应用知识表示方法，解决实际问题

2. 实验内容：

(1)M-C问题描述

有n个牧师和n个野人准备渡河，但只有一条能容纳c个人的小船，为了防止野人侵犯牧师，要求无论在何处，牧师的人数不得少于野人的人数(除非牧师人数为0)，且假定野人与牧师都会划船，试设计一个算法，确定他们能否渡过河去，若能，则给出小船来回次数最少的最佳方案。

3．算法设计（编程思路或流程图或源代码）

#include

#include

#include

#define maxloop 100 /* 最大层数，对于不同的扩展方法自动调整取值*/

#define pristnum 3 /*初始化时设定有3个野人3个牧师，实际可以改动*/

#define slavenum 3

struct SPQ

{ int sr,pr; /* 船运行一个来回后河右岸的野人、牧师的人数*/

int sl,pl; /* 船运行一个来回后河左岸的野人、牧师的人数*/

int ssr,spr; /* 回来（由左向右时）船上的人数*/

int sst,spt; /* 去时（由右向左时）船上的人数*/

int loop; /* 本结点所在的层数*/

struct SPQ *upnode ,*nextnode;/* 本结点的父结点和同层的下一个结点的地址*/

}spq;

int loopnum;/* 记录总的扩展次数*/

int openednum;/* 记录已扩展节点个数*/

int unopenednum;/* 记录待扩展节点个数*/

int resultnum;

struct SPQ *opened;

struct SPQ *oend;

struct SPQ *unopened;

struct SPQ *uend;

struct SPQ *result;

void initiate();

void releasemem();

void showresult();

void addtoopened(struct SPQ *ntx);

int search();

void goon();

int stretch(struct SPQ* ntx);

void recorder();

void addtoopened(struct SPQ *ntx) /*扩展节点*/ {

unopened = unopened -> nextnode; unopenednum--;

if (openednum == 0 )

oend = opened = ntx;

oend -> nextnode = ntx;

oend = ntx;

openednum++;

}

void recorder()

{

int i , loop;

struct SPQ *newnode;

struct SPQ *ntx;

loop = oend -> loop;

ntx = oend;

resultnum = 0;

for( i = 0 ; i <= loop ; i++ )

{

newnode = (struct SPQ*) malloc (sizeof(spq));

if(newnode==NULL)

{

printf("\n内存不够！\n");

exit(0);

}

newnode -> sr = ntx -> sr;

newnode -> pr = ntx -> pr;

newnode -> sl = ntx -> sl;

newnode -> pl = ntx -> pl;

newnode -> sst = ntx -> sst;

newnode -> spt = ntx -> spt; newnode -> ssr = ntx -> ssr; newnode -> spr = ntx -> spr; newnode -> nextnode = NULL;

ntx = ntx -> upnode;

if(i == 0)

result = newnode;

newnode -> nextnode = result; result = newnode;

resultnum++;

}

}

void releasemem()

{

int i;

struct SPQ* nodefree;

for ( i = 1 ; i < openednum ; i++ ) {

nodefree = opened;

opened = opened -> nextnode;

free(nodefree);

}

for ( i = 0 ; i < unopenednum ; i++ ) {

nodefree = unopened;

unopened = unopened -> nextnode; free(nodefree);

}

}

void showresult() /*显示*/

{

int i;

int fsr , fpr ; /* 在右岸上的人数*/ int fsl , fpl ; /* 在左岸上的人数*/ struct SPQ* nodefree;

printf("%d个牧师",result -> pr); printf("%d个野人",result -> sr); printf("%d个牧师",result -> pl); printf("%d个野人",result -> sl); for ( i = 1 ; i < resultnum ; i++ ) {

nodefree = result;

result = result -> nextnode;

free(nodefree);

printf("\n\n\t左岸人数船上人数及方向右岸人数\n");

printf("第%d轮\n",i);

fpl = result -> pl - result -> spt + result -> spr;

fpr = result -> pr - result -> spr;

fsl = result -> sl - result -> sst + result -> ssr;

fsr = result -> sr - result -> ssr;

printf("牧师%8d%8d\t<-\t%8d\n",fpl,result -> spt,fpr);

printf("野人%8d%8d\t<-\t%8d\n",fsl,result -> sst,fsr);

printf("牧师%8d%8d\t->\t%8d\n",result -> pl,result -> spr,result -> pr - result -> spr);

printf("野人%8d%8d\t->\t%8d\n",result -> sl,result -> ssr,result -> sr - result -> ssr);

}

printf("\n全体牧师和野人全部到达对岸");

free(result);

}

void goon() /*循环操作选择*/

{

char choice;

for(;;)

{

printf("\n是否继续？(Y/N)\n");

scanf ("%s" , &choice);

choice=toupper(choice);

if(choice=='Y')break;

if(choice=='N')exit(0);

}

}

int main()

{

int flag; /* 标记扩展是否成功*/

for( ; ; )

{

initiate();

flag = search ();

if(flag == 1)

{

recorder();

releasemem();

showresult();

goon();

}

else

{

printf("无法找到符合条件的解");

releasemem();

goon();

}

}

system("pause");

return 0;

}

void initiate()

{

int x;

char choice;

uend = unopened = (struct SPQ*)malloc(sizeof(spq));

if(uend==NULL)

{

printf("\n内存不够！\n");

exit(0);

}

unopenednum=1;

openednum=0;

unopened -> upnode = unopened; /* 保存父结点的地址以成链表*/ unopened -> nextnode = unopened;

unopened -> sr = slavenum;

unopened -> pr = pristnum;

unopened -> sl = 0;

unopened -> pl = 0;

unopened -> sst = 0;

unopened -> spt = 0;

unopened -> ssr = 0;

unopened -> spr = 0;

unopened -> loop = 0;

printf("\n请输入牧师人数");

for(;;)

{

scanf("%d",&x);

if(x>0)

{

unopened -> pr = x;

break;

}

else printf("\n输入值应大于0！\n请重新输入");

}

printf("\n请输入野人人数");

for(;;)

{

scanf("%d",&x);

if(x>0)

{

unopened -> sr = x;

break;

}

else printf("\n输入值应大于0！\n请重新输入");

}

}

int search()

{

int flag;

struct SPQ *ntx; /* 提供将要扩展的结点的指针*/

for( ;; )

{

ntx = unopened; /* 从待扩展链表中提取最前面的一个*/

if(ntx->loop == maxloop)

return 0;

addtoopened(ntx); /* 将ntx加入已扩展链表，并将这个节点从待扩展链表中去掉*/

flag = stretch(ntx); /* 对ntx进行扩展,返回-1,0,1 */

if(flag == 1)

return 1;

}

}

int stretch(struct SPQ *ntx)

{

int fsr , fpr ; /* 在右岸上的人数*/

int fsl , fpl ; /* 在左岸上的人数*/

int sst , spt ; /* 出发时在船上的人数*/

int ssr , spr ; /* 返回时船上的人数*/

struct SPQ *newnode;

for (sst = 0 ; sst <= 2 ; sst++) /* 讨论不同的可能性并判断是否符合条件*/ {

fsr = ntx -> sr;

fpr = ntx -> pr;

fsl = ntx -> sl;

fpl = ntx -> pl;

if ((sst <= fsr) && (( 2 - sst) <= fpr))/* 满足人数限制*/

{

spt = 2 - sst;

fsr = fsr - sst;

fpr = fpr - spt;

if((fpr == 0) && (fsr == 0))/* 搜索成功*/

{

newnode = (struct SPQ*) malloc (sizeof(spq));

if(newnode==NULL)

{

printf("\n内存不够！\n");

exit(0);

}

newnode -> upnode = ntx; /* 保存父结点的地址以成链表*/

newnode -> nextnode = NULL;

newnode -> sr = 0;

newnode -> pr = 0;

newnode -> sl = opened -> sr;

newnode -> pl = opened -> pr;

newnode -> sst = sst;

newnode -> spt = spt;

newnode -> ssr = 0;

newnode -> spr = 0;

newnode -> loop = ntx -> loop + 1;

oend -> nextnode = newnode;

oend = newnode;

openednum++;

return 1;

}

else if ((fpr - fsr) * fpr >= 0) /* 判断是否满足传教士人数必须大于或等于野人人数*/

{

fsl = fsl + sst;

fpl = fpl + spt;

for (ssr = 0 ; ssr <= 1 ; ssr++) /* 返回*/

{

int ffsl , ffpl;

if ((ssr <= fsl) && ((1 - ssr) <= fpl))

{

spr = 1 - ssr;

ffsl = fsl - ssr;

ffpl = fpl - spr;

if ((ffpl - ffsl) * ffpl >= 0)

{ /* 若符合条件则分配内存并付值*/

int ffsr , ffpr;

ffsr = fsr + ssr;

ffpr = fpr + spr;

newnode = (struct SPQ*) malloc (sizeof(spq));

if(newnode==NULL)

{

printf("\n内存不够！\n");

exit(0);

}

newnode -> upnode = ntx; /* 保存父结点的地址以成链表*/ newnode -> sr = ffsr;

newnode -> pr = ffpr;

newnode -> sl = ffsl;

newnode -> pl = ffpl;

newnode -> sst = sst;

newnode -> spt = spt;

newnode -> ssr = ssr;

newnode -> spr = spr;

newnode -> loop = ntx -> loop + 1;

uend -> nextnode = newnode;

uend = newnode;

unopenednum++;

}

}

}

}

}

}

return 0;

}

4．程序调试（实验数据记录——根据程序要求输入几组不同数据，记录程序运行结果，并分析结果,分析程序运行中出现的主要错误。或对其他程序环境的使用情况的记录。注：必须认真书写）

5．讨论（通过实验的一些体会、学会的知识和技能等）

要完成过河问题并且不能发生吃人事件，首先要建立两个链表：结构类型a记录各种情况下船上的牧师和野人数和双向的指针链表aim记入符合渡船的情况。要完成渡河就要考虑怎样从初始状态经中间的一系列状态达到目标状态所以合理的渡河操作就成了通常所说的算符，通过搜索算符的方法完成渡河问题。而具体的渡河方法是：右岸人数减去船上所渡人数，左岸人数则加上从右岸渡来的人数。这次试验感觉对一些前面学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说本程序所用到的结构体，指针，

链表……，又重新去看的书。