人工智能-八數(shù)碼游戲問題

1、實(shí)驗(yàn)八數(shù)碼游戲問題一、八數(shù)碼游戲問題簡(jiǎn)介九宮排字問題(乂稱八數(shù)碼問題)是人工智能當(dāng)中有名的難題之一。問題是在3X3方格盤上，放有八個(gè)數(shù)碼，剩下第九個(gè)為空，每一空格其上下左右的數(shù)碼可移至空格。(a)初始狀態(tài)圖(b)(a)初始狀態(tài)圖(b)目標(biāo)狀態(tài)八數(shù)碼游戲二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉人工智能系統(tǒng)中的問題求解過程；.熟悉狀態(tài)空間的盲目搜索和啟發(fā)式搜索算法的應(yīng)用;.熟悉對(duì)八數(shù)碼問題的建模、求解及編程語言的應(yīng)用。三、實(shí)驗(yàn)的思路八數(shù)碼問題：在3X3的方格棋盤上，擺放著1到8這八個(gè)數(shù)碼，有1個(gè)方格是空的，其初始狀態(tài)如圖1所示，要求對(duì)空格執(zhí)行空格左移、空格右移、空格上移和空格下移這四個(gè)操作使得棋盤從初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)。

2、例如:圖1八數(shù)碼問題示意圖數(shù)碼結(jié)構(gòu)體數(shù)碼結(jié)構(gòu)體typedefstnictnode(intfonnNN;intevalue;intudirec;右stmctnodeparent;Graph;Giaph*QuMAX;隊(duì)歹ljGraph*StMAX;堆棧.啟發(fā)函數(shù)設(shè)定由八數(shù)碼問題的部分狀態(tài)圖可以看出，從初始節(jié)點(diǎn)開始，在通向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路徑上，各節(jié)點(diǎn)的數(shù)碼格局同目標(biāo)節(jié)點(diǎn)相比較，其數(shù)碼不同的位置個(gè)數(shù)在逐漸減少，最后為零，因此可以把數(shù)碼不同的位置個(gè)數(shù)作為標(biāo)志一個(gè)節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)距離遠(yuǎn)近的一個(gè)啟發(fā)性信息，利用這個(gè)信息來擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的選擇，減少搜索范圍，提高搜索速度。.搜索過程：（搜索采用廣度搜索方式，利用待處理隊(duì)列

3、輔助，逐層搜索（跳過劣質(zhì)節(jié)點(diǎn)）a、把初始數(shù)碼組壓入隊(duì)列；b、從隊(duì)列中取出一個(gè)數(shù)碼組節(jié)點(diǎn)；c、擴(kuò)展子節(jié)點(diǎn)，即從上下左右四個(gè)方向移動(dòng)空格，生成相應(yīng)子節(jié)點(diǎn)：d、對(duì)子節(jié)點(diǎn)數(shù)碼組作評(píng)估，是否為優(yōu)越節(jié)點(diǎn)，即其評(píng)估值是否小于等于其父節(jié)點(diǎn)加一，是則將其壓入隊(duì)，否則拋棄。e、判斷壓入隊(duì)的子節(jié)點(diǎn)數(shù)碼組（優(yōu)越點(diǎn)）的評(píng)估值，為零則表示搜索完成，退出搜索；f、跳到步驟2；四、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)/八數(shù)碼結(jié)構(gòu)體數(shù)碼組評(píng)估值，差距所屏蔽方向，防止往回推到上一狀態(tài),1上2下3左4父節(jié)點(diǎn)起始)五、實(shí)驗(yàn)過程及代碼#mclude設(shè)計(jì)了搜索深度范圍，防止隊(duì)列內(nèi)存越界#include#includedefineN3數(shù)碼組大小defineMa

4、x_Step50最大搜索深度defineMAX50typedefstinctnode/八數(shù)碼結(jié)構(gòu)體intformNN;數(shù)碼組intevahie;/評(píng)估值intudirect;所屏蔽方向，防止往回推到上已狀態(tài)，1上2下3左4右stiuctnode*parent;父節(jié)點(diǎn)Graph;Graph*QuMAX;/隊(duì)歹ijGi-aph*StMAX;堆棧/打印數(shù)碼組voidPrint(Graph*The_graph)mtij;if(The_gi-aph=NULL)pnntf(”圖為空n)elsepnntffnM);for(i=0;iN;i+)(pmitf(n|tH);for(j=0;jfbrmij);遍歷打

5、印pinitfC,t|nn);pniitf(n|ttt差距:%dt|ir：The_graph-evahie);/差距顯示pnntffnM);/評(píng)價(jià)函數(shù)mtEvaluate(Graph*The_giaph,Graph*End_graph)intTalute=O;/差E巨數(shù)mtij;fbr(i=O;iN;i-H-)for(j=0;jfbmii|j!=End_giaph-fonnij)(valute+;The_giaph-evalue=xralute;returnvalute;/移動(dòng)數(shù)碼組Graph*Move(Graph*Tlie_giaph,mtDirect,intCreatNew_graph)G

6、raph*New_graph;intHasGetBlank=O;是否獲取空格位置intAbleMove=1;是否可移動(dòng)intfor(i=0;iN;i+)獲取空格坐標(biāo)ijfor(j=0;jfbimij=0)(HasGetBlaiik=l;break;if(HasGetBlank=l)break;prin氓”空格位置:%d,%dn”,i,j);t戶U=J；移動(dòng)空格switch(Direct)case1:/_Etj-sif(t_i=N)AbleMove=0;break;case3:/左if(U=N)AbleMove=0;break;if(AbleMove=0)不能移動(dòng)則返回原節(jié)點(diǎn)returnThe_

7、graph;)if(CreatNew_gi,aph=1)New_graph=(Graph*)malloc(sizeof(Graph);/生成節(jié)點(diǎn)for(x=0;xN;x+)(fbr(yO;yfbnnxy=The_graph-fomixy;/目制數(shù)碼組)elseNew_graph=The_graph;移動(dòng)后New_graph-fdmiij=New_gi-aph-fbnnt_itj;New_graph-fbnnt_it_j=O;/pnntf(移動(dòng)產(chǎn)生的新圖:n);/Print(New_graph);retiimNew_graph;/搜索函數(shù)Graph*Search(GraphBegin,Graph

8、*End)Graph*gl,*g2,*g;intStep=O;深度intDirect=O;方向inti;intfront,rear;fiont=i-eai-l-Jf隊(duì)列初始化g=NULL;reai+;入隊(duì)Qurear=Begin;while(rear!=fixmt)隊(duì)列不空fhmHT;出隊(duì)gl=Qufront;“printf(開始第d個(gè)圖ont);/Pimt(gl);for(i=1;iv=4;i+)分別從四個(gè)方向推導(dǎo)出新子節(jié)點(diǎn)(Duect=i;if(Du-ect=g1-udirect)跳過屏蔽方向contmue;g2=Move(gl,Direct,1)；移動(dòng)數(shù)碼組if(g2!=gl)數(shù)碼組是否

9、可以移動(dòng)(可以移動(dòng)Evahiate(g2,End);評(píng)價(jià)新的節(jié)點(diǎn)pnntf(開始產(chǎn)生的第d個(gè)圖:/Print(g2);if(g2-evalueevalue+1)是優(yōu)越節(jié)點(diǎn)g2-parent=gl;移動(dòng)空格switch(Direct)設(shè)置屏蔽方向，防止往回推(case1:/Jtg2-udirect=2;break;case2:下g2-udu,ect=l;break;case3:左g2-udkect=4;break;case4:右g2-udirect=3;break;)rear4-+;Qurear=g2;存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)到待處理隊(duì)列if(g2-evalue=0)為0則搜索完成(g=g2；/i=5;brea

10、k;)else(丘ee(g2);拋棄劣質(zhì)節(jié)點(diǎn)g2=NULL;)if(g!=NULL)為0則搜索完成(if(g-evalue=O)break;Step+;統(tǒng)計(jì)深度if(StepMax_Step)break;retiinig;mtmam(mtargc?constchar*argv口)/insertcodehere.GraphBegm_graph=2,8,3,1,6,4,7,0,5,0,0,NULL)；/*IGraphBegm_graph=2,8,3,1,0,4,7,6,5,0,0,NULL)；GraphBegm_graph=2,0,1,4,6,5,3,7,8,0,0,NULL)；*/目標(biāo)數(shù)碼組Gr

11、aphEnd_graph=1,2,3,8,0,4,7,6,5,0,0,NULL)；Evaluate(&Begin_gi,aph,&End_graph);/對(duì)初始的數(shù)碼組評(píng)價(jià)pnntf(初始數(shù)碼組:n”)；Pnnt(&Begm_graph);pnntf(目標(biāo)數(shù)碼組An)；Pnnt(&End_giaph);Graph*G,*P:inttop=-l;圖搜索G=Search(&Begm_graph,&End_graph);打印if(G)把路徑倒序P=G;壓棧while(P!=NULL)(top+;Sttop=P;P=P-parent;pnntf(yv-l)(P=Sttop;top-;Prmt(P);pniitf(nin);elseprmtf(搜索不到結(jié)果，深度為dW,Max_Step);設(shè)計(jì)搜索深度范圍主要是防止隊(duì)列內(nèi)存越界)retiim0;六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果Cancer./桌面$gcc/I數(shù)碼.碼c:l:21：