人工智能导论实验一 基于图搜索技术的八数码问题求解

广州大学学生实验报告

开课学院及实验室：计算机科学与工程实验室 2020年10月14日

(***报告只能为文字和图片,老师评语将添加到此处,学生请勿作答***)

一、实验内容

1. 分别用广度优先搜索策略、深度优先搜索策略和启发式搜索算法（至少两种）求解八数码问题；分析估价函数对启发式搜索算法的影响；探究讨论各个搜索算法的特点。

二、实验设备

1. 实验设备：计算机；

2. 平台：Windows操作系统，Visual C++ 6.0 / Python Anaconda

三、实验步骤

1. 随机生成一个八数码问题分布，设计一个可解的目标状态（要求棋盘9个位置都不同）

2. 分别用广度优先搜索策略、深度优先搜索策略和至少两种启发式搜索算法求解八数码问题

3. 分析估价函数对启发式搜索算法的影响

4. 探究讨论各个搜索算法的特点

四、分析说明（包括核心代码及解释）

广度优先搜索：

首先创建一个结构体node，来记录节点移动方向和扩展的节点。

struct node

{

int ab[3][3];//节点

int direction;//方向

};

struct node sh[102], end;

int count = 1;

然后创建一个init函数来初始化棋盘起始状态和目标状态，使用for语句填写棋盘数字

用loction函数确定0节点的位置，通过for语句和if语句判断sh[num].ab[i / 3][i % 3] == 0，即可得到0节点的位置

Sign函数用来获取棋盘状态，将当前棋盘数字顺序生成一个数，即可得知棋盘状态。

Mobile函数用来移动0节点，先用loction函数获取0节点的位置，再通过if语句来判断0节点位置和所能移动方向，然后进行移动。

Display函数使用for语句来打印当前棋盘。

Search函数使用display函数来打印从初始状态移动到目标状态的中间状态棋盘，在while（1）语句下利用mobile函数移动0节点，直到目标状态找到或者超过寻找次数。

#include

#include

struct node

{

int ab[3][3];//节点

int direction;//方向

};

struct node sh[102], end;

int count = 1;

void init()

{

printf("输入起始棋盘的状态:\n");

int i, j;

for (i = 0; i < 3; i++)

for (j = 0; j < 3; j++)

scanf("%d", &sh[0].ab[i][j]);

sh[0].direction = -1;

printf("输入目标棋盘的状态:\n");

for (i = 0; i < 3; i++)

for (j = 0; j < 3; j++)

scanf("%d", &sh[101].ab[i][j]);

sh[101].direction = -1;

printf("中间状态:\n");

}

//找出0的位置

int loction(int num)

{

int i;

for (i = 0; i < 9; i++)

if (sh[num].ab[i / 3][i % 3] == 0) return i;

}

//获取棋盘状态

long long sign(int num)

{

long long sum;

sum = sh[num].ab[0][0] * 100000000 + sh[num].ab[0][1] * 10000000 + sh[num].ab[0][2] * 1000000 + sh[num].ab[1][0] * 100000 + sh[num].ab[1][1] * 10000 + sh[num].ab[1][2] * 1000 + sh[num].ab[2][0] * 100 + sh[num].ab[2][1] * 10 + sh[num].ab[2][2];

return sum;

}

//移动0节点

void mobile(int num)

{

int temp;

int loc;

int up = 1, down = 1, left = 1, right = 1;

loc = loction(num);

int stand = sh[num].direction;

//direction的0 1 2 3分别代表左上右下

if (loc / 3 != 0 && stand != 1)

{

sh[count] = sh[num];

temp = sh[count].ab[loc / 3][loc % 3];

sh[count].ab[loc / 3][loc % 3] = sh[count].ab[loc / 3 - 1][loc % 3];

sh[count].ab[loc / 3 - 1][loc % 3] = temp;

sh[count].direction = 3;

count++;

};

if (loc / 3 != 2 && stand != 3)

{

sh[count] = sh[num];

temp = sh[count].ab[loc / 3][loc % 3];

sh[count].ab[loc / 3][loc % 3] = sh[count].ab[loc / 3 + 1][loc % 3];

sh[count].ab[loc / 3 + 1][loc % 3] = temp;