野人传教士过河问题
传教士野人过河问题-两种解法思路
实验 传教士野人过河问题37030602 王世婷一、实验问题传教士和食人者问题（The Missionaries and Cannibals Problem ）。
在河的左岸有3个传教士、1条船和3个食人者，传教士们想用这条船将所有的成员运过河去，但是受到以下条件的限制：（1）传教士和食人者都会划船，但船一次最多只能装运两个；（2）在任何岸边食人者数目都不得超过传教士，否则传教士就会遭遇危险：被食人者攻击甚至被吃掉。
此外，假定食人者会服从任何一种过河安排，试规划出一个确保全部成员安全过河的计划。
二、解答步骤(1) 设置状态变量并确定值域M 为传教士人数，C 为野人人数，B 为船数，要求M>=C 且M+C <= 3，L 表示左岸，R 表示右岸。
初始状态 目标状态L R L RM 3 0 M 0 3C 3 0 C 0 3B 1 0 B 0 1(2) 确定状态组，分别列出初始状态集和目标状态集用三元组来表示f S ：（ML , CL , BL ）（均为左岸状态）其中03,03ML CL ≤≤≤≤,BL ∈{ 0 , 1}0S ：(3 , 3 , 1) g S ： (0 , 0 , 0)初始状态表示全部成员在河的的左岸；目标状态表示全部成员从河的左岸全部渡河完毕。
(3) 定义并确定规则集合仍然以河的左岸为基点来考虑，把船从左岸划向右岸定义为Pij 操作。
其中，第一下标i 表示船载的传教士数，第二下标j 表示船载的食人者数；同理，从右岸将船划回左岸称之为Qij 操作，下标的定义同前。
则共有10种操作，操作集为F={P01，P10，P11，P02，P20，Q01，Q10，Q11，Q02，Q20}P 10 if ( ML ,CL , BL=1 ) then ( ML –1 , CL , BL –1 )P 01 if ( ML ,CL , BL=1 ) then ( ML , CL –1 , BL –1 )P 11 if ( ML ,CL , BL=1 ) then ( ML –1 , CL –1 , BL –1 )P 20 if ( ML ,CL , BL=1 ) then ( ML –2 , CL , BL –1 )P 02 if ( ML ,CL , BL=1 ) then ( ML , CL –2 , BL –1 )Q 10 if ( ML ,CL , BL=0 ) then ( ML+1 , CL , BL+1 )Q 01 if ( ML ,CL , BL=0 ) then ( ML , CL+1 , BL +1 )Q 11 if ( ML ,CL , BL=0 ) then ( ML+1 , CL +1, BL +1 )Q20 if ( ML ,CL , BL=0 ) then ( ML+2 , CL +2, BL +1 )Q02if ( ML ,CL , BL=0 ) then ( ML , CL +2, BL +1 )(4)当状态数量不是很大时，画出合理的状态空间图图1 状态空间图箭头旁边所标的数字表示了Ｐ或Ｑ操作的下标，即分别表示船载的传教士数和食人者数。
求解野人与传教士问题1
题目分析：
定义节点的结构：以取般的一个来回作为一步搜索，这样节点可由下面几个量进行描述：两岸的传教士人数和野人人数、本节点距离起始节点的距离，即由初始节点搜索几步后到达本节点。需要注意的是并不是所有节点都是可达的，题目中对可达节点作出了限制，只有两大 岸上的人数必须不能为负。
void goon(); //判断是否继续搜索
void main()
{
int flag; //标记扩展是否成功
for(;;)
{
initiate();
flag=search()
if(flag==1)
releasemem();
goon();
}
}
}
void initiate()
{
int x;
char choice;
uend=unopened=(struc SPQ*)malloc(sizeof(spq));
void releasemem(); //释放占用内存
void showresult(); //显示解
void addtoopened(struc SPQ *ntx); //将节点ntx从UNOPENED链表移至OPRNENED
//链表中
newnode -> sst = sst;
newnode -> spt = spt;
newnode -> ssr = 0
newnode -> spr = 0
传教士与野人过河问题
传教士-野人问题有N个传教士和N个野人要过河，现在有一条船只能承载K个人（包括野人），K<N，在任何时刻，如果有野人和传教士在一起，必须要求传教士的人数多于或等于野人的人数。
设M为传教士的人数，C为野人的人数，用状态空间发求解此问题的过程如下：M、C = N，boat = k，要求M>=C且M+C <= K初始状态目标状态L R L RM 3 0 M 0 3C 3 0 C 0 3B 1 0 B 0 1(1)用三元组来表示（ML , CL , BL）其中0<=ML , CL <= 3 , BL ∈{ 0 , 1}(3 , 3 , 1) (0 , 0 , 0)(2)规则集合P10if ( ML ,CL , BL=1 ) then ( ML–1 , CL , BL –1 )P01if ( ML ,CL , BL=1 ) then ( ML , CL–1 , BL –1 )P11if ( ML ,CL , BL=1 ) then ( ML–1 , CL–1 , BL –1 )P20if ( ML ,CL , BL=1 ) then ( ML–2 , CL , BL –1 )P02if ( ML ,CL , BL=1 ) then ( ML , CL–2 , BL –1 )Q10if ( ML ,CL , BL=0 ) then ( ML+1 , CL , BL+1 )Q01if ( ML ,CL , BL=0 ) then ( ML , CL+1 , BL +1 )Q11if ( ML ,CL , BL=0 ) then ( ML+1 , CL +1, BL +1 )Q20 if ( ML ,CL , BL=0 ) then ( ML+2 , CL +2, BL +1 )Q02if ( ML ,CL , BL=0 ) then ( ML , CL +2, BL +1 )(3)寻找一个启发式函数引导规则的选用右岸总人数6 – ML – CL 两岸中传教士数目>=野人数目f =–∞其它f=3 Q 01f=2 P 02 f=1 Q 01f=1 Q 11f=1 P 01 f=2 P 11 （3，3，1） （3，2，0）（2，2，0） （3，1，0） （3，2，1） （3，0，0） f=3 P 02（3，1，1） f=2 Q 01（1，1，0） f=4 P 20（2，2，1） f=2 Q 11（1，1，0） f=4 P 20（2，2，1） f=2 Q 11（0，2，0） f=4 P 20（0，3，1）f=3 Q 01（0，1，1）f=5 P 02（0，2，1） f=4 Q 01 （0，0，0）f=3 Q 01（1，1，1） f=4 Q 106.2.3 用状态空间法求解传教士和食人者问题例6-2 传教士和食人者问题（The Missionaries and Cannibals Problem）。
传教士问题
一．问题描述有M个传教士和N个野人来到河边准备渡河，河岸有一条船，每次至多可供k人乘渡。
任何时刻在河的两岸以及船上的野人数目总是不超过传教士的数目。
二．问题分析本问题采用A*算法求解，解答的关键与难点如下：1．评估函数的建立。
评估函数为f=h+d=M+N-2*B+d.。
M表示左岸的传教士的人数，N表示左岸野人的数目，B取值为0或1 。
1表示船在左岸，0 表示船在右岸。
d 表示节点的深度。
下面我们来证明h(n)＝M+C-2B是满足A*条件的。
我们分两种情况考虑。
先考虑船在左岸的情况。
如果不考虑限制条件，也就是说，船一次可以将三人从左岸运到右岸，然后再有一个人将船送回来。
这样，船一个来回可以运过河2人，而船仍然在左岸。
而最后剩下的三个人，则可以一次将他们全部从左岸运到右岸。
所以，在不考虑限制条件的情况下，也至少需要摆渡[(M+N-3)/2]*2+1次。
其中分子上的"－3"表示剩下三个留待最后一次运过去。
除以"2"是因为一个来回可以运过去2人，需要[(M+N-3)/2]个来回，而"来回"数不能是小数，需要向上取整，这个用符号[ ]表示。
而乘以"2"是因为一个来回相当于两次摆渡，所以要乘以2。
而最后的"＋1"，则表示将剩下的3个运过去，需要一次摆渡。
化简有：M+N-2。
再考虑船在右岸的情况。
同样不考虑限制条件。
船在右岸，需要一个人将船运到左岸。
因此对于状态(M，N，0)来说，其所需要的最少摆渡数，相当于船在左岸时状态(M+1，N，1)或(M，N+1，1)所需要的最少摆渡数，再加上第一次将船从右岸送到左岸的一次摆渡数。
因此所需要的最少摆渡数为：(M+N+1)-2+1。
其中(M+N+1)的"＋1"表示送船回到左岸的那个人，而最后边的"＋1"，表示送船到左岸时的一次摆渡。
传教士和野人过河
实验报告一、实验名称：传教士和野人过河二、实验目的：这是经典的过河方案规划问题，通过本实验的设计与编程实现让学生掌握基于状态空间知识表示方法的一般搜索策略。
三、实验内容：设有3个传教士和3个野人同在河的左岸，他们都要到对岸去；河里只有一条船，他们都会划船，但每次渡船至多只能乘两人；如果在任何一岸上，也认的数量超过传教士，野人就要吃掉传教士，要求设计算法，用船将3个传教士和3个野人安全的从左岸移到右岸。
四、实验设计(一)所用的语言：c++语言(二)数据结构节点状态用列表(m，c，b)表示，其中m表示传教士在左岸的人数； c表示野人在左岸的人数；b表示船是否在左岸，当b=1时，表示船在左岸，当b=0时，表式船在右岸。
初始状态：(3，3，1)目标状态： (0，0，0)操作算子：船上人数组合（m，c）共5种（1，0），（1，1），（2，0），（0，1），（0，2）因此算法有10种1)从右岸向左岸过1个传教士，0个野人2)从右岸向左岸过1个传教士，1个野人3)从右岸向左岸过2个传教士，0个野人4)从右岸向左岸过0个传教士，1个野人5)从右岸向左岸过0个传教士，2个野人6)从左岸向右岸过1个传教士，0个野人7)从左岸向右岸过1个传教士，1个野人8)从左岸向右岸过2个传教士，0个野人9)从左岸向右岸过0个传教士，1个野人10)从左岸向右岸过0个传教士，2个野人状态节点： typedef struct st{int m；//传教士int c；//野人int b；//船左}state；//状态将有效的节点存储在树中Tree 中的节点typedef struct hnode{state s；struct hnode *left；struct hnode *right；}node；Open表，closed表用队列存储//定义队列中的节点typedef struct Queuenode{node * np；struct Queuenode* next；}Qnode；//队列中节点//定义队列typedef struct Queue{Qnode *front；Qnode *rear；}queue；(三)算法流程1.用起始节点(3，3，1) 初始化tree，初始化open表，closed表。
传教士和野人问题
传教士和野人问题（Missionaries and Cannibals）传教士和野人问题是一个经典的智力游戏问题。
在这个问题中，实际上隐含了这样一个条件：如果在河的某一岸只有野人，而没有传教士，也同样被认为是合法状态。
在具体书写某些条件时，为了简便，这一点有时并没有考虑，但我们默认这个条件是被考虑了的。
有N个传教士和N个野人来到河边准备渡河，河岸有一条船，每次至多可供k人乘渡。
问传教士为了安全起见，应如何规划摆渡方案，使得任何时刻，在河的两岸以及船上的野人数目总是不超过传教士的数目。
即求解传教士和野人从左岸全部摆渡到右岸的过程中，任何时刻满足M（传教士数）≥C （野人数）和M＋C≤k的摆渡方案。
设N＝3，k＝2，则给定的问题可用图1.2表示，图中L和R表示左岸和右岸，B＝1或0分别表示有船或无船。
约束条件是：两岸上M≥C，船上M＋C≤2。
图1.2 M－C问题实例由于传教士和野人数是一个常数，所以知道了一岸的情况，另一岸的情况也就知道了。
因此为了简便起见，在描述问题时，只描述一岸--如左岸--的情况就可以了。
另外，该问题我们最关心的是在摆渡过程中，两岸状态的变化情况，因此船上的情况并不需要直接表达出来。
在一次摆渡过程中，船上究竟有几个传教士和野人，可以通过两个相连的状态简单得到。
这样表达更简练，突出了问题的重点。
（1）综合数据库：用三元组表示左岸的情况，即（，，），其中0≤，≤3，∈{0，1}，其中表示在左岸的传教士人数，表示在左岸的野人数，＝1表示船在左岸，＝0表示船在右岸。
则此时问题描述可以简化为：（3，3，1）→（0，0，0）N＝3的M－C问题，状态空间的总状态数为4×4×2＝32，根据约束条件的要求，可以看出只有20个合法状态。
再进一步分析后，又发现有4个合法状态实际上是不可能达到的。
因此实际的问题空间仅由16个状态构成。
下表列出分析的结果：（）（001）达不到（传教士（）（000）均在右，船在左）（011）（021）（031）（101）不合法（右岸野人多）（111）（121）不合法（左岸野人多）（131）不合法（左岸野人多）（201）不合法（右岸野人多）（211）不合法（右岸野人多）（221）（231）不合法（左岸野人多）（301）达不到（311）（321）（331）（010）（020）（030）达不到（100）不合法（右岸野人多）（110）（120）不合法（左岸野人多）（130）不合法（左岸野人多）（200）不合法（右岸野人多）（210）不合法（右岸野人多）（230）不合法（右岸野人多）（300）（220）（310）（320）（330）达不到规则集可以划分为两组：一组是从左岸到右岸，称为p 操作，另一组是从右岸到左岸，称为q操作。
传教士和野人渡河
传教士和野人渡河问题作品报告有5个传教士和5个野人过河，只有一条能装下3个人的船，在河的任何一方或者船上，如果野人的人数大于传教士的人数，那么传教士就会有危险。
请设计合适的摆渡方案，并使得所需的摆渡次数最少。
源代码：#include "stdio.h"#include "string.h"#define STEP_MAX 20 //来回过河的最大次数#define NO 5 //野人和传教士各有的人数#define HEAVY 3 //船的最大载重量typedef struct{int wild; //右岸上的野人数int man; //右岸上的传教士数int boat_state; //0表示在左岸，1表示在右岸}state;typedef struct{int wild; //船上的野人数int man; //船上的传教士数int boat_run; //0表示去左岸，1表示去右岸}boat;state now[STEP_MAX]={0}; //保存过河过程中对岸的状态boat path[STEP_MAX]={0}; //保存过河的路径int suit_NO=STEP_MAX; //最合适的过河次数，初始值为一足够的数boat suit_path[STEP_MAX]; //最合适的过河方式//是否全部过河bool All(state c){//右岸的最终状态const state cs={NO,NO,1};if(memcmp(&cs,&c,sizeof(state))==0){return true;}return false;}//传教士是否有危险bool Danger(state ca){if ((ca.wild>ca.man&&ca.man>0)||(NO-ca.wild>NO-ca.man&&NO-ca.man>0)) {return true;}elsereturn false;}//判断该状态是否与前面的一样bool Same(state cs,int n){for (int i=0;i<n;i++){if (memcmp(&cs,&now[i],sizeof(state))==0){return true;}}return false;}//将最短路径保存到suit_path中void Min(int n,boat path[]){if (n<suit_NO){suit_NO=n;memcpy(&suit_path[0],&path[0],n*sizeof(boat));}}//查找过河方案void Cross(int n){int i,j;if (All(now[n])){Min(n,path);return;}if (Danger(now[n])){return;}if (Same(now[n],n)){return;}if(now[n].boat_state==0)//船在左岸时{for(i=0;i<=HEAVY && i<=NO-now[n].wild;i++){for(j=0;j<=HEAVY-i && j<=NO-now[n].man;j++){if (i==0 && j==0){continue;}path[n].wild=i;path[n].man=j;path[n].boat_run=1;memcpy(&now[n+1],&now[n],sizeof(state));now[n+1].wild+=i;now[n+1].man+=j;now[n+1].boat_state=1;Cross(n+1);}}}else//船在右岸时{for(i=0;i<=HEAVY && i<=now[n].wild;i++){for(j=0;j<=HEAVY-i && j<=now[n].man;j++){if (i==0 && j==0){continue;}path[n].wild=i;path[n].man=j;path[n].boat_run=0;memcpy(&now[n+1],&now[n],sizeof(state));now[n+1].wild-=i;now[n+1].man-=j;now[n+1].boat_state=0;Cross(n+1);}}}}void main(){Cross(0);for(int i=0;i<suit_NO;i++){if(path[i].boat_run==0)printf("第%d次过河,从右岸到左岸,船上野人数为%d,传教士数为%d.\n",i+1,suit_path[i].wild,suit_path[i].man);elseprintf("第%d次过河,从左岸到右岸,船上野人数为%d,传教士数为%d.\n",i+1,suit_path[i].wild,suit_path[i].man);}}使用方法：上述程序主要采用了递归调用和近似于枚举的方法。
传教士野蛮人过河问题--python
传教⼠野蛮⼈过河问题--python三名传教⼠和三个野蛮⼈同在⼀个⼩河渡⼝，渡⼝上只有⼀条可容两⼈的⼩船。
问题的⽬标是要⽤这条⼩船把这六个⼈全部渡到对岸去，条件是在渡河的过程中，河两岸随时都保持传教⼠⼈数不少于野蛮⼈的⼈数，否则野蛮⼈会把处于少数的传教⼠状态集合为(x,y,b)三元组，x表⽰左岸野⼈数，y表⽰左岸传教⼠数，x,y取值0～3。
b为0表⽰船在左边，b为1表⽰船在右边动作集合为⼀个传教⼠从左到右，两个传教⼠从左到右，⼀个野⼈从左到右，两个野⼈从左到右，⼀个野⼈⼀个传教⼠从左到右；从右到左类似也有5个动作，共10个动作，于是就可以画出⼀个状态转换图，下⾯的python代码可以帮助我们完成这个任state_legal判断给定状态是否合法,act_legal判断在当前状态执⾏给定动作是否合法，f(x,y,b)打印所有从(x,y,b)可以执⾏的动作和转移到的状态def state_legal(x, y, b):if x < 0 or y < 0 or x > 3 or y > 3:return Falseif y < x and y > 0:return Falseelif (3-y) < 3-x and 3-y > 0:return Falseelse:return Truedef act_legal(x, y, b, xx, yy, bb):if b != bb:return Falseif b == 0 and state_legal(x - xx, y - yy, 1 - b):return Trueelif b == 1 and state_legal(x + xx, y + yy, 1 - b):return Trueelse:return False#when calling f, (x,y,b) is ensured to be state_legaldef f(x,y,b):for act in actions:if act_legal(x, y, b, act[0], act[1], act[2]):if act[2] == 0:print(x,y,b,"---",act, '---', x - act[0], y - act[1], 1 - b)else:print(x,y,b,"---",act, '---', x + act[0], y + act[1], 1 - b)a = (0,1,2,3)actions = []for b in (0,1):for x in (0,1,2):for y in (0,1,2):if x + y >= 1 and x + y <= 2:actions.append((x,y,b))print(actions)for x in a:for y in a:for b in (0,1):if not(x == 0 and y == 0) and state_legal(x, y, b):f(x,y,b)#x is num of savages, y is num of missionaries。
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一、对N＝5、k≤3时，求解传教士和野人问题的产生式系统各组成部分进行描述（给出综合数据库、规则集合的形式化描述，给出初始状态和目标条件的描述），并画出状态空间图。
答：用M表示传教士，C表示野人，B表示船，L表示左岸，R表示右岸。
初始状态：
目标状态：
1，综合数据库
定义三元组：（M,C,B）
其中：0=<M l<=5，表示传教士在河左岸的人数。
0=<C l<=5，表示野人在河左岸的人数。
B l属于集合(0,1)，B l=1，表示船在左岸，B l=0，表示船在右岸。
2，规则集
规则集可以用两种方式表示，两种方法均可。
按每次渡河的人数分别写出每一个规则，共(3 0)、(0 3)、(2 1)、(1 1)、(1 0)、(0 1)、(2 0)、(0 2)八种渡河的可能（其中(x y)表示x个传教士和y个野人上船渡河），因此共有16个规则（从左岸到右岸、右岸到左岸各八个）。
注意：这里没有(1 2)，因为该组合在船上的传教士人数少于野人人数。
规则集如下：
IF (M l, C l, 1) THEN (M l -3, C l, 0) p30
IF (M l, C l, 1) THEN (M l, C l -3, 0) p03
IF (M l, C l, 1) THEN (M l -2, C l -1, 0) p21
IF (M l, C l, 1) THEN (M l -1, C l -1, 0) p11
IF (M l, C l, 1) THEN (M l -1, C l, 0) p10
IF (M l, C l, 1) THEN (M l, C l -1, 0) p01
IF (M l, C l, 1) THEN (M l -2, C l, 0) p20
IF (M l, C l, 1) THEN (M l, C l -2, 0) p02
IF (M l , C l, 0) THEN (M l +3, C l, 1) q30
IF (M l, C l, 0) THEN (M l, C l +3, 1) q03
IF (M l, C l, 0) THEN (M l +2, C l +1, 1) q21
IF (M l, C l, 0) THEN (M l +1, C l +1, 1) q11
IF (M l, C l, 0) THEN (M l +1, C l, 1) q10
IF (M l, C l, 0) THEN (M l, C l +1, 1) q01
IF (M l, C l, 0) THEN (M l +2, C l, 1) q20
IF (M l, C l, 0) THEN (M l, C l +2, 1) q02
第二种方法：将规则集综合在一起，简化表示。
规则集如下：
r1：IF (M l, C l, 1) and 0< i+j〈=3 and (i>= j or i=0) THEN (M l -i, C l -j, 0)
r2：IF (M l, C l, 0) and 0< i+j〈=3 and (i>= j or i=0) THEN (M l +i, C l +j, 1)
3，状态空间图。