数据结构课程设计农夫过河问题

扬州大学信息工程学院《数据结构》---课程设计报告题目：农夫过河班级：网络1501学号：1524姓名：王指导教师：王一、课程题目一个农夫带着一只狼，一只羊和一棵白菜，身处河的南岸。他要把这些东西全部运到北岸。他面前只有一条小船，船只能容下他和一件物品，另外只有农夫才能撑船。如果农夫在场，则狼不能吃羊，羊不能吃白菜，否则狼会吃羊，羊会吃白菜，所以农夫不能留下羊和白菜自己离开，也不能留下狼和羊自己离开，而狼不吃白菜。二、需求分析求出农夫将所有的东西运过河的方案。三、概要设计求解这个问题的简单的方法是一步一步进行试探，每一步搜索所有可能的选择，对前一步合适的选择再考虑下一步的各种方案。要模拟农夫过河问题，首先需要对问题中每个角色的位置进行描述。一个很方便的办法是用四位二进制数顺序分别表示农夫、狼、白菜和羊的位置。用0表示农夫或者某东西在河的南岸，1表示在河的北岸。例如整数5(其二进制表示为0101)表示农夫和白菜在河的南岸，而狼和羊在北岸。现在问题变成：从初始状态二进制0000(全部在河的南岸)出发，寻找一种全部由安全状态构成的状态序列，它以二进制1111(全部到达河的北岸)为最终目标，并且在序列中的每一个状态都可以从前一状态到达。为避免瞎费功夫，要求在序列中不出现重复的状态。四、详细设计实现上述求解的搜索过程可以采用策略广度优先(breadth_first)搜索。广度优先就是在搜索过程中总是首先搜索下面一步的所有可能状态，再进一步考虑更后面的各种情况。要实现广度优先搜索，可以使用队列。把下一步所有可能的状态都列举出来，放在队列中，再顺序取出来分别进行处理，处理过程中把再下一步的状态放在队列里。由于队列的操作遵循先进先出的原则，在这个处理过程中，只有在前一步的所有情况都处理完后，才能开始后面一步各情况的处理。这样，具体算法中就需要用一个整数队列moveTo，它的每个元素表示一个可以安全到达的中间状态。另外还需要一个数据结构记录已被访问过的各个状态，以及已被发现的能够到达当前这个状态的路径。由于在这个问题的解决过程中需要列举的所有状态（二进制0000－1111）一共16种，所以可以构造一个包含16个元素的整数顺序表来实现。顺序表的第i个元素记录状态i是否已被访问过，若已被访问过则在这个顺序表元素中记入前驱状态值，把这个顺序表叫做route。route的每个分量初始值均为-1。route的一个元素具有非负值表示这个状态已访问过，或是正被考虑。最后可以利用route顺序表元素的值建立起正确的状态路径。于是得到农夫过河问题的广度优先算法。在具体应用时，采用链队和顺序队均可，为叙述的方便，不妨设为使用顺序队。模块划分1、voidBA()//农夫从B岸到A岸2、voidxu()//初始化三样东西的位置3、voidf()//判断农夫的位置4、intg()//判断羊的位置5、voidhuan()//农夫返回6、voidAB()//农夫从A岸到B岸五，测试数据及运行结果运行结果：六，源程序#includestdio.hints[100],t=0;voidBA(inta[4],intb[4]);voidxu(inta[4]){inti,j,k;for(i=0;i3;i++)for(j=i+1;j4;j++)if(a[i]a[j]){k=a[i];a[i]=a[j];a[j]=k;}}intf(inta[4],intx){inti,j=0,b[4];for(i=0;a[i];i++){if(i==x)continue;b[j]=a[i];if(j&&b[j]==b[j-1]-1)return1;j++;}return0;}intg(){inti,r;for(i=t-1;i=t/2;i-=2){for(r=0;rt-i;r++)if(s[t-r]!=s[i-r])break;if(r==t-i)break;}if(it/2)return0;elsereturn1;}voidhuan(inta[4],intb[4],intx){inti;for(i=0;a[i]!=x;i++);a[i]=0;b[3]=x;xu(a);xu(b);}voidAB(inta[4],intb[4]){inti;for(i=0;a[i-1]||i==0;i++){if(f(a,i))continue;s[t]=a[i];if(g())continue;huan(a,b,s[t]);t++;if(a[0]==0)break;BA(a,b);if(a[0]==0)break;t--;huan(b,a,s[t]);}}voidBA(inta[4],intb[4]){inti;for(i=0;b[i-1]||i==0;i++){if(f(b,i))continue;s[t]=b[i];if(g())continue;huan(b,a,s[t]);t++;AB(a,b);if(a[0]==0)break;t--;huan(a,b,s[t]);}}voidmain(){inti,a[4]={3,2,1},b[4]={0};AB(a,b);for(i=0;it;i++){if(i%2)printf(农夫从B岸到A岸:);elseprintf(农夫从A岸到B岸:);switch(s[i]){case0:printf(什么都不带);break;case1:printf(把狼带过河);break;case2:printf(把羊带过河);break;case3:printf(把菜带过河);break;}printf(\n);}}