万能的搜索--之BFS(三)
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(二)广度优先搜索(BFS)
广度优先搜索(又称宽度优先搜索算法)是最简便的图的搜索算法之一,这一算法也是很多重要的图的算法的原型。 Dijkstra单源最短路径算法和Prim最小生成树算法都采用了和宽度优先搜索类似的思想。其别名又叫BFS,属于一种盲目搜寻法,目的是系统地展开并检查图中的所有节点,以找寻结果。换句话说,它并不考虑结果的可能位置,彻底地搜索整张图,直到找到结果为止。
广搜的核心思想就是:从初始结点开始,产生第一层节点,检查目标结点是否在这些后继结点之中,没有,就扩展第一层节点,若没有,用产生式规则得到第二层节点;检查目标结点是否在这些后继结点之中,没有,就扩展第 二层节点……像这样以此扩展节点、检查,直到发现目标结点为止。
优点:
找到的第一个解一定是最优解
缺点:
占用空间比较大
经典题:八数码问题、
在3×3的棋盘,摆有八个棋子,每个棋子上标有1至8的某一数字,不同棋子上标的数字不相同。棋盘上还有一个空格,与空格相邻的棋子可以移到空格中。
给出一个初始状态和一个目标状态,找出一种从初始转变成目标状态的移动棋子步数最少的移动步骤。
伪代码:
初始状态加入队列
while 队列非空
获取当前队首状态
for 当前状态可能的下一状态st
if 该状态之前未被搜索到
if 该状态为目标状态
输出并退出
else
加入队尾
如何判重:
如何判断某一状态之前是否出现过?
将状态转换为一个数字(Hash)
举例
abac(字符串)转化为数字
0 * 26^3 + 1 * 26^2 + 0 * 26 + 2
矩阵转化为数字
具体代码实现:
#include<stdio.h> struct node
{
int xy[][];
int dir;
};
struct node sh[], end;
int count = ; void init()
{
printf("输入起始节点的位置:\n");
int i, j;
for (i = ; i < ; i++)
for (j = ; j < ; j++)
scanf("%d", &sh[].xy[i][j]);
sh[].dir = -;
printf("输入目标节点的位置:\n");
for (i = ; i < ; i++)
for (j = ; j < ; j++)
scanf("%d", &sh[].xy[i][j]);
sh[].dir = -;
} //找出0的位置
int loction(int num)
{
int i;
for (i = ; i < ; i++)
if (sh[num].xy[i / ][i % ] == ) return i;
} //进行标记
long long sign(int num)
{
long long sum;
sum = sh[num].xy[][]* + sh[num].xy[][]* + sh[num].xy[][]* + sh[num].xy[][]* + sh[num].xy[][]* + sh[num].xy[][]* + sh[num].xy[][]* + sh[num].xy[][]* + sh[num].xy[][];
return sum;
} void mobile(int num)
{ int temp;
int loc;
int up = , down = , left = , right = ;
loc = loction(num);
int stand = sh[num].dir;
//dir的0 1 2 3分别代表左 上 右 下
if (loc / != && stand != )
{
sh[count] = sh[num];
temp = sh[count].xy[loc / ][loc % ];
sh[count].xy[loc / ][loc % ] = sh[count].xy[loc / - ][loc % ];
sh[count].xy[loc / - ][loc % ] = temp;
sh[count].dir = ;
count++;
};
if (loc / != && stand != )
{
sh[count] = sh[num];
temp = sh[count].xy[loc / ][loc % ];
sh[count].xy[loc / ][loc % ] = sh[count].xy[loc / + ][loc % ];
sh[count].xy[loc / + ][loc % ] = temp;
sh[count].dir = ;
count++;
}
if (loc % != && stand != )
{
sh[count] = sh[num];
temp = sh[count].xy[loc / ][loc % ];
sh[count].xy[loc / ][loc % ] = sh[count].xy[loc / ][loc % - ];
sh[count].xy[loc / ][loc % - ] = temp;
sh[count].dir = ;
count++;
}
if (loc % != && stand != )
{
sh[count] = sh[num];
temp = sh[count].xy[loc / ][loc % ];
sh[count].xy[loc / ][loc % ] = sh[count].xy[loc / ][loc % + ];
sh[count].xy[loc / ][loc % + ] = temp;
sh[count].dir = ;
count++;
} }
void display(int num)
{
int i, j;
for (i = ; i < ; i++)
{
for (j = ; j < ; j++)
printf("%d ", sh[num].xy[i][j]);
printf("\n");
}
} int search()
{
int i = ;
while ()
{
printf("\n");
display(i);
printf("\n");
if (i == )
{
printf("超出了上限次数\n");
return ;
}
if (sign(i) == sign())
{
printf("在第%d次找到了", i);
display(i);
return i;
}
mobile(i);
i++;
}
} int main()
{
init();
search();
return ;
}
未完.....
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