商人过河Matlab程序2
数学建模 商人过河

数学建模课程作业论文题目:对商人过河问题的研究指导教师:黄光辉小组成员:黄志宇(20156260)车辆工程04班牛凯春(20151927)电气工程05班文逸楚(20150382)工商管理02班一、问题重述3名商人带3名随从乘一条小船过河,小船每次只能承载至多两人。
随从们密约,在河的任一岸,一旦随从的人数比商人多,就杀人越货。
乘船渡河的方案由商人决定,商人们如何才能安全渡河呢?二、问题分析本题针对商人们能否安全过河问题,需要选择一种合理的过河方案。
对该问题可视为一个多步决策模型,通过对每一次过河的方案的筛选优化,最终得到商人们全部安全过到河对岸的最优决策方案。
对于每一次的过河过程都看成一个随机决策状态量,商人们能够安全到达彼岸或此岸我们可以看成目标决策允许的状态量,通过对允许的状态量的层层筛选,从而得到过河的目标。
三、模型假设1.过河途中不会出现不可抗力的自然因素。
2.当随从人数大于商人数时,随从们不会改变杀人的计划。
3.船的质量很好,在多次满载的情况下也能正常运作。
4.随从会听从商人的调度,所有人都到达河对岸。
四、符号说明第k次渡河前此岸的商人数第k次渡河前此岸的随从数过程的状态向量允许状态集合第k次渡船上的商人数第k次渡船上的随从数决策向量允许决策集合x y 3322110s 1s n +1d 1d 11五、模型建立本题为多步决策模型,每一次过河都是状态量的转移过程。
用二维向量表示过程的状态,其中分别表示对应时刻此岸的商人,仆人数以及船的行进方向,其中则允许状态集合:=又将二维向量定义为决策,则允许的决策合集为:因为k 为奇数时船从此岸驶向彼岸,k 为偶数时船从彼岸驶向此岸,所以状态随决策的变化规律是该式称为状态转移律。
求决策,使,并按照转移律,由经过有限步n 到达状态六、模型求解本模型使用MATLAB 软件编程,通过穷举法获得决策方案如下(完整matlab 程序详见附录):初始状态:可用图片表示为:X0=33状态为:S =3132303111220203010200决策为:D =0201020120112001020102七、模型推广该商人和随从过河模型可以完美解决此类商人过河的决策问题,并且该模型还可推广至解决m个商人和n个随从过河,以及小船的最大载重人数改变时的问题,只需适当地改变相关的语句即可轻松实现模型的转换。
数学建模:研究商人过河问题

数学建模试验一陈述 【1 】试验标题:研讨商人过河问题一.试验目标:编写一个程序(可所以C,C++或Mathlab )实现商人安然过河问题.二.试验情形:Turbo c 2.0..Matlab 6.0以上三.试验请求:请求该程序不但能找出一组安然过河的可行筹划,还可以得到所有的安然过河可行筹划.并且该程序具有必定的可扩大性,即不但可以实现3个商人,3个侍从的过河问题.还应能实现n 个商人,n 个侍从的过河问题以及n 个不合对象且每个对象有m 个元素问题(解释:对于3个商人,3个侍从问题分离对应于n=2,m=3)的过河问题.从而给出课后习题5(n=4,m=1)的全部安然过河筹划.四.试验步调:第一步:问题剖析.这是一个多步决议计划进程,涉及到每一次船上的人员以及要斟酌此岸和此岸上残剩的商人数和侍从数,在安然的前提下(两岸的侍从数不比商人多),经有限步使全部人员过河.第二步:剖析模子的组成.记第k 次渡河前此岸的商人数为k x ,侍从数为k y , 2,1=k ,n y x k k 2,1,=,(具有可扩大性),将)(k k y x ,界说为状况,状况聚集成为许可状况聚集(S ).S={2,1;3,2,1,0,3;3,2,1,0,0|,======y x y x y x y x )(}记第k 次渡船的商人数为k u ,侍从数为k v ,决议计划为),(k k v u ,安然渡河前提下,决议计划的聚集为许可决议计划聚集.许可决议计划聚集记作D,所以D={2,1,0,,21|,=<+<v u v u v u )(|1<u+v<2,u,v=0,1,2},因为k 为奇数时船从此岸驶向此岸,k 为偶数时船由此岸驶向此岸,所以状况k s 随决议计划k d 变更的纪律是k k k k d s s )1(1-+=-,此式为状况转移律.制订安然渡河筹划归结为如下的多步决议计划模子:求决议计划)2,1(n k D d k =∈,使状况S s k ∈按照转移律,由初始状况)3,3(1=s 经有限n 步到达)0,0(1=+n s第三步:模子求解.#include "stdio.h"#include "string.h"#include <memory>#include <stdlib.h>#include <iostream>using namespace std;#include "conio.h"FILE *fp;/*设立文件指针,以便将它用于其他函数中*/struct a{long m,s;struct a *next;};/*数组类型a :记载各类情形下船上的商人和家丁数,m :代表商人数 s :代表家丁数*/ struct a *jj,head;/*head 为头指针的链表单元(船上的人数的各类情形的链表)*/ int n,total=0,js=0;/*total 暗示船上各类情形总数*/struct aim {long m1,s1,m2,s2;int n;struct aim *back,*next;};/*用于树立双向的指针链表,记入相符的情形,m1,s1暗示要过岸的商人数和家丁数;m2,s2暗示过岸了的商人数和家丁数,n暗示往返的次数*/ int k1,k2;void freeit(struct aim *p){struct aim *p1=p;p1=p->back;free(p);if(p1!=NULL)p1->next=NULL;return;}/*释放该单元格,并将其上的单元格的next指针还原*/int determ(struct aim *p){ struct aim *p1=p;if(p->s1>k2)return -1;/*家丁数不克不及超出总家丁数*/if(p->m1>k1)return -1;/*商人数不克不及超出总商人数*/if(p->s2>k2)return -1;/*对岸,同上*/if(p->m2>k1)return -1;/*对岸,同上*/if(p->s1<0)return -1;/*家丁数不克不及为负*/if(p->s2<0)return -1;/*商人数不克不及为负*/if(p->m1<0)return -1;/*对岸,同上*/if(p->m2<0)return -1;/*对岸,同上*/if(p->m1!=0)if(p->s1>p->m1)return -1;if(p->m2!=0)if(p->s2>p->m2)return -1;/*两岸商人数均不克不及小于家丁数*/while(p1!=NULL){p1=p1->back;if(p1!=NULL)if(p1->n%2==p->n%2)if(p1->s1==p->s1)if(p1->s2==p->s2)if(p1->m1==p->m1)if(p1->m2==p->m2)return -1;}/*用于解决反复,算法思惟:即将每次算出的链表单元与以前的比拟较,若反复,则暗示消失轮回*/if(p->s1==0&&p->m1==0)if(p->n%2==0)return 1;else return -1;/*显然假如达到前提就解释ok了*/return 0;}/*断定函数*/int sign(int n){if(n%2==0)return -1;return 1;}/*符号函数*/void copyit(struct aim *p3,struct aim *p){p3->s1=p->s1;p3->s2=p->s2;p3->m1=p->m1;p3->m2=p->m2;p3->n=p->n+1;p3->back=p;p3->next=NULL;}/*复制内容函数,将p中的内容写入p3所指向的链表单元中*/ void print(struct aim *p3){struct aim *p=p3;js++;while(p->back){p=p->back;}printf("\n第%d种办法:\n",js);fprintf(fp,"\n第%d种办法:\n",js);int count=0;while(p){ printf("%ld,%ld::%ld,%ld\t",p->m1,p->s1,p->m2,p->s2); fprintf(fp,"%ld,%ld::%ld,%ld\t",p->m1,p->s1,p->m2,p->s2);p=p->next;count++;}cout<<"一共有"<<count<<"步完成"<<endl;}/*打印函数,将p3所指的内容打印出来*/void trans(struct aim *p){struct aim *p3;/*p3为申请的构造体指针*/struct a *fla;int i,j,f;fla=&head;p3=(struct aim *)malloc(sizeof(struct aim));f=sign(p->n);for(i=0;i<total;i++){copyit(p3,p);p3->s1-=fla->m*f;p3->m1-=fla->s*f;p3->s2+=fla->m*f;p3->m2+=fla->s*f;/*运算进程,即过河进程*/ j=determ(p3);/*断定,j记载断定成果*/if(j==-1){if(i<total-1){continue;}else{freeit(p3);break;}}int count1=0;if(j==1){if(i<total-1){print(p3);count1++;continue;}else{print(p3);freeit(p3);break;}//cout<<cout1<<endl;printf("%d",count1);printf("\n");}if(j==0)trans(p3);}return;}/*转移函数,即将人转移过河*//*n=0*/void main(){ struct aim *p,*p1;int j,a,e,f;struct a *flag;/*flag是用与记载头指针*/FILE*fpt;if((fpt=fopen("c:result.dat","w+"))==0){printf("can't creat it\n");exit(0);}fp=fpt;system("cls");printf("问题描写:三个商人各带一个侍从乘船过河,一只划子只能容纳X人,由他们本身荡舟.三个商人窃听到侍从们谋害,在河的随意率性一岸上,只要侍从的人数比上人多,就杀失落商人.但是若何乘船渡河的决议计划权在商人手里,商人们若何安插渡河筹划确保自身安然?\n");printf("\n");p=(struct aim *)malloc(sizeof(struct aim));p->back=NULL;p->next=NULL;p->s2=0;p->m2=0;p->n=1;/*设立初始头指针*/printf("please input the total of people on the board\n");fprintf(fp,"\n请输入船上的人数\n");scanf("%d",&n);fprintf(fp,"\n%d\n",n);flag=&head;for(e=0;e<=n;e++)for(f=0;f<=n;f++)if(e+f>0&&e+f<=n){ total++;jj=(struct a*)malloc(sizeof(struct a));jj->m=e;jj->s=f;flag->next=jj;jj->next=NULL;flag=jj;}/*********************************/printf("please input the total of merchant and salvent as follow: mechant,salvent;\n"); fprintf(fp,"\nplease input the total of merchant and salvent as follow: mechant,salvent;\n"); scanf("%ld,%ld",&p->m1,&p->s1);fprintf(fp,"\n%ld,%ld\n",p->m1,p->s1);/**********************************/k1=p->m1;k2=p->s1;trans(p);fclose(fpt);getch();}第一步:三个商人,三个侍从的模子求解答案为:运行后的成果为:第1 种筹划:(3,3) 到(0,0).(3,1) 到(0,2).(3,2) 到(0,1).(3,0) 到(0,3).(3,1) 到(0,2).(1,1) 到(2,2).(2,2) 到 (1,1).(0,2) 到 (3,1).(0,3) 到 (3,0).(0,1) 到 (3,2).(0,2) 到 (3,1).(0,0) 到 (3,3)第2 种筹划:(3,3) 到(0,0).(3,1) 到(0,2).(3,2) 到(0,1).(3,0) 到(0,3).(3,1) 到(0,2).(1,1) 到(2,2).(2,2) 到 (1,1).(0,2) 到 (3,1).(0,3) 到 (3,0).(0,1) 到 (3,2).(1,1) 到 (2,2).(0,0) 到 (3,3)第3 种筹划:(3,3) 到(0,0).(2,2) 到(1,1).(3,2) 到(0,1).(3,0) 到(0,3).(3,1) 到(0,2).(1,1) 到(2,2).(2,2) 到 (1,1).(0,2) 到 (3,1).(0,3) 到 (3,0).(0,1) 到 (3,2)(.0,2) 到 (3,1).(0,0) 到 (3,3)第4 种筹划:(3,3) 到(0,0).(2,2) 到(1,1).(3,2) 到(0,1).(3,0) 到(0,3).(3,1) 到(0,2).(1,1) 到(2,2).(2,2) 到 (1,1).(0,2) 到 (3,1).(0,3) 到 (3,0).(0,1) 到 (3,2).(1,1) 到 (2,2)(0,0) 到 (3,3)第二步:四个商人三个侍从,其成果为:第1种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,21,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第2种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,22,1::2,2 1,0::3,3 1,1::3,2 0,0::4,3 一共有14步完成第3种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,20,2::4,1 0,0::4,3 一共有12步完成第4种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 0,1::4,21,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第5种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 0,1::4,20,2::4,1 0,0::4,3 一共有12步完成第6种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 1,0::3,31,1::3,2 0,1::4,2 0,2::4,1 0,0::4,3 一共有14步完成第7种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 1,0::3,31,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第8种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,21,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第9种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,22,1::2,2 1,0::3,3 1,1::3,2 0,0::4,3 一共有14步完成第10种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,20,2::4,1 0,0::4,3 一共有12步完成第11种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 0,1::4,21,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第12种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 0,1::4,20,2::4,1 0,0::4,3 一共有12步完成第13种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 1,0::3,31,1::3,2 0,1::4,2 0,2::4,1 0,0::4,3 一共有14步完成第14种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 1,0::3,31,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第15种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,21,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第16种办法:2,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,22,1::2,2 1,0::3,3 1,1::3,2 0,0::4,3 一共有14步完成第17种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,20,2::4,1 0,0::4,3 一共有12步完成第18种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 0,1::4,21,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第19种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 0,1::4,20,2::4,1 0,0::4,3 一共有12步完成第20种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 1,0::3,31,1::3,2 0,1::4,2 0,2::4,1 0,0::4,3 一共有14步完成第21种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 1,0::3,31,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第22种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 4,2::0,10,3::4,0 0,1::4,2 1,1::3,2 0,0::4,3 一共有14步完成第23种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 4,2::0,14,0::0,3 4,1::0,2 2,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,10,3::4,0 0,1::4,2 2,1::2,2 1,0::3,3 1,1::3,20,0::4,3 一共有16步完成第24种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 4,2::0,14,0::0,3 4,1::0,2 2,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,10,3::4,0 0,1::4,2 0,2::4,1 0,0::4,3 一共有14步完成第25种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 4,2::0,14,0::0,3 4,1::0,2 2,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,22,1::2,2 0,1::4,2 1,1::3,2 0,0::4,3 一共有14步完成第26种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 4,2::0,14,0::0,3 4,1::0,2 2,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,22,1::2,2 0,1::4,2 0,2::4,1 0,0::4,3 一共有14步完成第27种办法:4,3::0,0 3,2::1,1 3,3::1,0 2,2::2,1 4,2::0,14,0::0,3 4,1::0,2 2,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,22,1::2,2 1,0::3,3 1,1::3,2 0,1::4,2 0,2::4,10,0::4,3 一共有16步完成第28种办法:4,0::0,3 4,1::0,2 2,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,22,1::2,2 1,0::3,3 1,1::3,2 0,0::4,3 一共有14步完成第29种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 3,2::1,1 3,3::1,02,2::2,1 3,2::1,1 2,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,10,3::4,0 0,1::4,2 1,1::3,2 0,0::4,3 一共有14步完成第30种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 3,2::1,1 3,3::1,02,2::2,1 3,2::1,1 2,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,10,3::4,0 0,1::4,2 2,1::2,2 1,0::3,3 1,1::3,20,0::4,3 一共有16步完成第31种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 3,2::1,1 3,3::1,02,2::2,1 3,2::1,1 2,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,10,3::4,0 0,1::4,2 0,2::4,1 0,0::4,3 一共有14步完成第32种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 3,2::1,1 3,3::1,02,2::2,1 3,2::1,1 2,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,22,1::2,2 0,1::4,2 1,1::3,2 0,0::4,3 一共有14步完成第33种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 3,2::1,1 3,3::1,02,2::2,1 3,2::1,1 2,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,22,1::2,2 0,1::4,2 0,2::4,1 0,0::4,3 一共有14步完成第34种办法:2,2::2,1 3,2::1,1 2,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,22,1::2,2 1,0::3,3 1,1::3,2 0,1::4,2 0,2::4,10,0::4,3 一共有16步完成第35种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 3,2::1,1 3,3::1,02,2::2,1 3,2::1,1 2,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,22,1::2,2 1,0::3,3 1,1::3,2 0,0::4,3 一共有14步完成第36种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,21,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第37种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,22,1::2,2 1,0::3,3 1,1::3,2 0,0::4,3 一共有14步完成第38种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,20,2::4,1 0,0::4,3 一共有12步完成第39种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 0,1::4,21,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第40种办法:2,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 0,1::4,20,2::4,1 0,0::4,3 一共有12步完成第41种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 1,0::3,31,1::3,2 0,1::4,2 0,2::4,1 0,0::4,3 一共有14步完成第42种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 2,2::2,1 3,2::1,12,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 1,0::3,31,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第43种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,21,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第44种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,22,1::2,2 1,0::3,3 1,1::3,2 0,0::4,3 一共有14步完成第45种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 0,2::4,1 0,3::4,0 0,1::4,20,2::4,1 0,0::4,3 一共有12步完成第46种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,21,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成第47种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 0,1::4,20,2::4,1 0,0::4,3 一共有12步完成第48种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 1,0::3,31,1::3,2 0,1::4,2 0,2::4,1 0,0::4,3 一共有14步完成第49种办法:4,3::0,0 4,1::0,2 4,2::0,1 4,0::0,3 4,1::0,22,1::2,2 2,2::2,1 1,1::3,2 2,1::2,2 1,0::3,31,1::3,2 0,0::4,3 一共有12步完成。
商人过河

数学建模题目:商人安全过河问题学院:数理与信息工程学院专业:数学与应用数学组员:指导老师:评分:摘要本文通过MATLAB编程来解决商人安全过河问题。
运用编程来计算分析,动态规划思想的应用步骤。
最后利用计算机编程进行求解,获得过河问题的完整求解过程;有效地求解类似多步决策问题。
针对此问题,为了求解3个商人和3个随从的过河问题,用数学分析方法,建立多步决策数学模型,并且加以求解。
首先通过图解法求解3个商人和3个随从的过河问题,引进状态、允许状态集合、状态转移等,通过多步决策将初始状态到最终状态来解决问题。
总之,问题转化为多步决策模型通过计算机、图解法解决了问题过河需要经过11此来回。
关键词:多步决策;计算机求解;状态转移律;图解法;MATLAB程序1 问题重述三名商人各带一个随从过河,一只小船只能容纳两个人,随从们约定,只要在河的任何一岸,一旦随从人数多于商人人数就杀人越货,但是商人们知道了他们的约定,并且如何过河的大权掌握在商人们手中,商人们该采取怎样的策略才能安全过河呢?S个商人各带一个随从乘船过河,一只小船只能容纳K人,由他们自己划船。
商人们窃听到随从们密谋,在河的任意一岸上,只要随从的人数比商人多,就杀掉商人。
但是如何乘船渡河的决策权在商人手中,商人们如何安排渡河计划确保自身安全?2 模型假设1.假设记第k次过河前A岸的商人数为X K,随从数为Y K,k=1,2,⋯ X K,Y K=0,1,2,3,将二维向量S K=(X K,Y K)定义为状态.把满足安全渡河条件下的状态集合称为允许状态集合。
记作S。
则S={(X K,Y K)|(X K=0,Y K=0,1,2,3),(X K=3,Y K=0,1,2,3),(X K=Y K=1)(X K =Y K=2)}2.假设记第k次过河船上的商人数为U K,随从数为V K将二维向量D K=(U K ,V K)定义为决策。
由小船的容量可知允许决策集合(记作D)为D={(U K ,V K)|U K+V K=1,2}={(0,1);(0,2);(1,0);(1,1);(2,0)}3 模型的建立与求解3.1 问题一3.1.1 问题分解在安全的前提下(两岸的随从数不比商人多),经有限步使全体人员过河。
数学模型实验商人过河

《数学模型实验》实验报告姓名:王佳蕾学院:数学与信息科学学院地点:主楼402学号:20151001055 专业:数学类时间:2017年4 月16日一、实验名称:商人和仆人安全渡河问题的matlab实现二、实验目的:1.熟悉matlab基础知识,初步了解matlab程序设计;2.研究多步决策过程的程序设计方法;3.(允许)状态集合、(允许)决策集合以及状态转移公式的matlab表示;三、实验任务:只有一艘船,三个商人三个仆人过河,每一次船仅且能坐1-2个人,而且任何一边河岸上仆人比商人多的时候,仆人会杀人越货。
怎么在保证商人安全的情况下,六个人都到河对岸去,建模并matlab实现。
要求:代码运行流畅,结果正确,为关键语句加详细注释。
四、实验步骤:1.模型构成2.求决策3.设计程序4.得出结论(最佳解决方案)五、实验内容:(一)构造模型并求决策设第k次渡河前此岸的商人数为xk,随从数为yk,k=1,2,...,xk,yk=0,1,2,3.将二维向量sk=(xk,yk)定义为状态,安全渡河条件下的状态集合称为允许状态集合,记作S,S 对此岸和彼岸都是安全的。
S={(x,y)|x=0,y=0,1,2,3;x=3,y=0,1,2,3;x=y=1,2}设第k次渡船上的商人数为uk,随从数vk,将二维变量dk=(uk,vk)定义为决策,允许决策集合记为D,由小船的容量可知,D={(u,v)|1<=u+v<=2,u,v=0,1,2}k为奇数时,船从此岸驶向彼岸,k为偶数时,船从彼岸驶向此岸,状态sk随决策变量dk的变化规律为sk+1=sk+(-1)^k*dk(状态转移律)这样制定安全渡河方案归结为如下的多步决策模型:求决策dk∈D(k=1,2,...,n),使状态sk∈S,按照转移律,由初始状态s1=(3,3)经有限步n到达状态sn+1=(0,0)。
(二)程序设计(三)运行结果、六、 结论体会:安全渡河问题可以看成一个多步决策过程。
商人过河问题matlab程序

商人过河functionjueche=guohe%程序开始需要知道商人和仆人数;n=input(’输入商人数目:’);nn=input('输入仆人数目:’);nnn=input('输入船的最大容量:');ifnn>nn=input(''输入商人数目:');nn=input('输入仆人数目:');nnn=input(’输入船的最大容量:');end%决策生成jc=1;%决策向量放在矩阵d中,jc为插入新元素的行标初始为1;for i=0:nnnfor j=0:nnnif(i+j<=nnn)&(i+j〉0)%满足条D={(u,v)|1〈=u+v<=nnn,u,v=0,1,2}d(jc,1:3)=[i,j,1];%生成一个决策向量立刻扩充为三维;d(jc+1,1:3)=[—i,-j,-1];%同时生成他的负向量;jc=jc+2;%由于生成两个决策向量,则jc要向下移动两个;endendj=0;end%状态数组生成kx=1;%状态向量放在A矩阵中,生成方法同矩阵生成;for i=n:-1:0for j=nn:-1:0if((i>=j)&((n—i)>=(nn-j)))|((i==0)|(i==n))%(i〉=j)&((n—i)>=(nn-j)))|((i==0)|(i==n))为可以存在状态的约束条件A(kx,1:3)=[i,j,1];%生成状态数组集合D`A(kx+1,1:3)=[i,j,0];kx=kx+2;endendj=nn;end;%将状态向量生成抽象矩阵k=(1/2)*size(A,1);CX=zeros(2*k,2*k);a=size(d,1);for i=1:2*kfor j=1:ac=A(i,:)+d(j,:);x=find((A(:,1)==c(1))&(A(:,2)==c(2))&(A(:,3)==c(3)));v(i,x)=1;%x为空不会改变v值endend%dijstra算法x=1;y=size(A,1);m=size(v,1);T=zeros(m,1);T=T。
数学建模:研究商人过河问题

数学建模实验一报告实验题目:研究商人过河问题一、实验目的:编写一个程序(可以是C,C++或Mathlab )实现商人安全过河问题。
二、实验环境:Turbo c 2.0、Microsoft Visual C++ 6.0、Matlab 6.0以上 三、实验要求:要求该程序不仅能找出一组安全过河的可行方案,还可以得到所有的安全过河可行方案。
并且该程序具有一定的可扩展性,即不仅可以实现3个商人,3个随从的过河问题。
还应能实现 n 个商人,n 个随从的过河问题以及n 个不同对象且每个对象有m 个元素问题(说明:对于3个商人,3个随从问题分别对应于n=2,m=3)的过河问题。
从而给出课后习题5(n=4,m=1)的全部安全过河方案。
四、实验步骤:第一步:问题分析。
这是一个多步决策过程,涉及到每一次船上的人员以及要考虑此岸和彼岸上剩余的商人数和随从数,在安全的条件下(两岸的随从数不比商人多),经有限步使全体人员过河。
第二步:分析模型的构成。
记第k 次渡河前此岸的商人数为k x ,随从数为k y ,2,1=k ,n y x k k 2,1,=,(具有可扩展性),将)(k k y x ,定义为状态,状态集合成为允许状态集合(S )。
S={2,1;3,2,1,0,3;3,2,1,0,0|,======y x y x y x y x )(}记第k 次渡船的商人数为k u ,随从数为k v ,决策为),(k k v u ,安全渡河条件下,决策的集合为允许决策集合。
允许决策集合记作D ,所以D={2,1,0,,21|,=<+<v u v u v u )(|1<u+v<2,u,v=0,1,2},因为k 为奇数时船从此岸驶向彼岸,k 为偶数时船由彼岸驶向此岸,所以状态k s 随决策k d 变化的规律是k k k k d s s )1(1-+=-,此式为状态转移律。
制定安全渡河方案归结为如下的多步决策模型:求决策)2,1(n k D d k =∈,使状态S s k ∈按照转移律,由初始状态)3,3(1=s 经有限n 步到达)0,0(1=+n s第三步:模型求解。
商人们怎样安全过河-(附MATLAB程序完整)培训讲学

商人们怎样安全过河建立模型xk~第k次渡河前此岸的商人数yk~第k次渡河前此岸的随从数sk=(xk , yk)~过程的状态S={(x , y) x=0, y=0,1,2,3; x=3, y=0,1,2,3; x=y=1,2} uk~第k次渡船上的商人数vk~第k次渡船上的随从数dk=(uk , vk)~ 决策多步决策问题求dk到达sn+仁(0,0).模型求解穷举法~ 编程上机S={(x , y) x=0, y=0,1,2,3;x=3, y=0,1,2,3; x=y=1,2}图解法状态s=(x,y) ~ 16个格点允许状态~ 10个“专点允许决策~移动1或2格;k奇,左下移;k偶右上移.d1,•……,d11给出安全渡河方案xk, yk=0,1,2,3;k=1,2,|....S~允许状态集合uk, vk=0,1,2;k=1,2,..…u+v=1,2} ~允许决策集合~状态转移律n),使sk S,并按转移律由s仁(3,3)要求~在安全的前提下(两岸的随从数不比商人多),经有限步使全体人员过河D={(u , v)D(k=1,2,评注和思考规格化方法 ,易于推广考虑 4 名商人各带一随从的情况 程序%%%%%%%%%%%%%%%% 开始 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function jueche=guohe clear all clc%%%%%%%%%% 程序开始需要知道商人和仆人数; %%%%%%%%%%%%% shangren=input(' 输入商人数目 : '); puren=input(' 输入仆人数目 : ');rongliang=input(' 输入船的最大容量 : ');if puren>shangren shangren=input(' 输入商人数目 :'); puren=input(' 输入仆人数目 :'); rongliang=input(' 输入船的最大容量 :');end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 决 策 生成jc=1; %决策向量放在矩阵 fori=0:rongliangfor j=0:rongliangif (i+j<=rongliang)&(i+j>0)d(jc,1:3)=[i,j ,1];d(jc+1,1:3)=[-i,-j,-1];jc=jc+2;endendj=0; end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 状态数 组生成kx=1; % 状态向量放在 A 矩阵中,生成方法同矩阵生成;for i=shangren:-1:0for j=puren:-1:0if ((i>=j)&((shangren-i)>=(puren-j)))|((i==0)|(i==shangren))% (i>=j)&((shangren-i)>=(puren-j)))|((i==0)|(i==shangren)) 为可以存在的状态的约束条件A(kx,1:3)=[i,j,1];%生成状态数组集合 D 'A(kx+1,1:3)=[i,j,0];kx=kx+2;endend 中, jc 为插入新元素的行标初始为 1; % 满足条 D={(u,v)|1<=u+v<=rongliang,u,v=0,1,2} %生成一个决策向量立刻扩充为三维; % 同时生成他的负向量; 由于生成两个决策向量,则 jc。
商人过河的MATLAB程序

商人过河的MATLAB程序n=4;m=4;h=2; %初始状态及数据m0=0;n0=0;ticLS=0; % 允许的状态集合S与个数LSLD=0; %允许的决策集合D与个数LDfor i=0:nfor j=0:mif i>=j&n-i>=m-j|i==n|i==0LS=LS+1;S(LS,:)=[i j];endif i+j>0&i+j<=h&(i>=j|i==0)LD=LD+1;D(LD,:)=[i j];endendend%用搜寻法找出符合条件的渡河方案N=18;Q1=inf*ones(2*N,2*N);Q2=inf*ones(2*N,2*N);t=1;le=1;q=[m n];f0=0; %判断循环终止标记while f0~=1&t<="" p="">k=1;sa=[];sb=[];for i0=1:le %第n次允许的策略集逐次搜索s0=q(i0,:);breakendfor i=1:LD %由s0搜索D后得到允许的状态s1=s0+(-1)^t*D(i,:); if s1==[m0,n0]sa=[m0,n0];sb=D(i,:);f0=1;breakendfor j=2:LS-1 %搜索对比S后允许状态if s1==S(j,:)if k==1sa(k,:)=s1;sb(k,:)=D(i,:);k=k+1;breakendif k>1 %对重复状态删除处理f1=0;for ii=1:k-1if s1==sa(ii,:)f1=1;breakendendend %……if f1==0sa(k,:)=s1;sb(k,:)=D(i,:);breakendendend %…………………end %………………………………end %……………………………………………q=sa; le=size(q,1);Q1(1:le,t*2-1:t*2)=q;Q2(1:le,t*2-1:t*2)=sb;t=t+1;endif length(q)==6tr=t-1;saa1=sa;SA=zeros(tr,2);SB=zeros(tr,2);for k=tr:-1:2k1=k-1;f0=0;sbb=Q2(:,k*2-1:k*2);saa=Q1(:,k1*2-1:k1*2);for i=1:2*Nsaa2=saa1-(-1)^k*sbb(i,:);for j=1:2*Nif saa2==saa(j,:)saa1=saa2;sbb1=sbb(i,:);f0=1;breakendendif f0==1endendSA(k1,:)=saa1;SB(k,:)=sbb1;endSA(tr,:)=[m0 n0];SB(1,:)=[m,n]-SA(1,:); %………………………………………………………………………………………………¥¥disp '初始状态:'X0=[m,n]disp '状态为:'SAdisp '决策为:'SBtocendif length(q)~=6disp '没有可行的方法过河'enddisp '可以走的状态为:';q。
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3名(或多名)商人各带一名随从乘船渡河,只有一条小船,且此船只能容纳2人,由他们自己划行,随从们密约,在河的任意岸,一旦随从人数比商人多,就杀商人,此密约被商人知道,如何乘船渡河的大权掌握在商人们手中,那么商人们应怎样安排每次乘船方案,才能安全渡河呢?
function foot=merchant
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 程序开始需要知道商人数,仆人数,船的最大容量
n=input('输入商人数目:');
nn=input('输入仆人数目:');
nnn=input('输入船的最大容量:');
if nn>n
n=input('输入商人数目:');
nn=input('输入仆人数目:');
nnn=input('输入船的最大容量:');
end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 决策生成
jc=1; % 决策向量存放在矩阵“d”中,jc为插入新元素的行标初始为1 for i=0:nnn
for j=0:nnn
if(i+j<=nnn)&(i+j>0) % 满足条
件D={(u,v)|1<=u+v<=nnn,u,v=0,1,2}
d(jc,1:3)=[i,j 1]; %生成一个决策向量后立刻将他扩充为三维(再末尾加“1”)
d(jc+1,1:3)=[-i,-j,-1]; % 同时生成他的负向量
jc=jc+2; % 由于一气生成两个决策向量,jc指标需要往下移动两个单位
end
end
j=0;
end
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 状态数组生成
kx=1; % 状态数组存放在矩阵“A”中,生成方法同决策生成
for i=n:-1:0
for j=nn:-1:0
if((i>=j)&((n-i)>=(nn-j)))|((i==0)|(i==n))
% (i>=j)&((n-i)>=(nn-j)))|((i==0)|(i==n))为可以存在的状态的约束
条件
A(kx,1:3)=[i,j,1];
% 生成状态数组集合D`
A(kx+1,1:3)=[i,j,0];
kx=kx+2;
end
end
j=nn;
end;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 将状态数组生成抽象矩
阵
k=(1/2)*size(A,1);
CX=zeros(2*k,2*k);
a=size(d,1);
for i=1:2*k
for j=1:a
c=A(i,:)+d(j,:) ;
x=find((A(:,1)==c(1))&(A(:,2)==c(2))&(A(:,3)==c(3))) ;
v(i,x)=1; % x为空不会改变v的值
end
end
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% dijstra方法
x=1; y=size(A,1);
m=size(v,1);
T=zeros(m,1);
T=T.^-1;
lmd=T;
P=T;
S=zeros(m,1);
S(x)=1;
P(x)=0; lmd(x)=0;
k=x;
while(1)
a=find(S==0);
aa=find(S==1);
if size(aa,1)==m
break;
end
for j=1:size(a,1)
pp=a(j,1);
if v(k,pp)~=0
if T(pp)>(P(k)+v(k,pp))
T(pp)=(P(k)+v(k,pp));
lmd(pp)=k;
end
end
end
mi=min(T(a));
if mi==inf
break;
else
d=find(T==mi);
d=d(1);
P(d)=mi;
T(d)=inf;
k=d;
S(d)=1;
end
end
if lmd(y)==inf
foot='can not reach';
return;
end
foot(1)=y;
g=2; h=y;
while(1)
if h==x
break;。