資料結構實驗報告
實驗名稱：實驗三 農夫過河
學號：***
姓名：gnosed
實驗日期：2017.10.30
一、實驗目的
1、進一步掌握佇列的使用
2、會使用佇列進行農夫過河解的搜尋
二、實驗具體內容
1、實驗題目1：
（1）題目
經典的農夫過河問題
乙個農夫帶著乙隻狼，乙隻羊和一顆白菜過河，從西岸到東岸。船太小，他每次過河只能攜帶一樣東西，船隻有農夫能撐。問題是狼會吃羊，羊會吃白菜，所以不能單獨讓狼和羊或者羊和白菜單獨在河的一邊，但狼不吃白菜。請問農夫採取什麼方案，才能將所有東西安全運過河？
要求：使用廣度優先搜尋農夫過河解，並輸出結果。
（2）分析
首先對每件東西的位置進行描述，用4位二進位制數順序分別表示農夫、狼、羊和白菜的位置，0表示在東西河的西岸，1表示在東岸。例如1001表示農夫和白菜在東岸，狼和羊在西岸。
資料結構：
1. int location：用整型location表示位置狀態，從初始化狀態0（二進位制為0000）到終結狀態15（二進位制為1111）。
2. queuemoves：用整型佇列moves儲存每一步所有可能達到的狀態，佇列每個元素表示乙個安全的狀態。按照佇列先進先出的原則，只有在前一步的所有狀態都處理完後，才開始處理後一步的各狀態。
3. int route[16]：陣列route有16種狀態（0000~1111），用來記錄已經被訪問的各個狀態，以及達到這些狀態的前驅狀態。做法是初始化元素值為-1，當往佇列move入隊一種安全狀態時，將 以這個狀態值作為下標的陣列元素值（-1）改為達到這個狀態的前驅狀態的下標值。因此，當模擬完成時，利用route陣列元素的值生成乙個正確的狀態路徑。
狀態判斷：
1. 個體位置：根據 按位與&運算的性質，可使location與乙個十六進製制數相與，計算結果用來取某東西當前的位置。例如location & 0x08 ,結果為1表示農夫在西岸，否則在東岸。狼羊白菜的這個十六進製制數分別為 0x04,0x02,0x01。
2. 安全：由四個東西的位置關係，判斷該狀態是否安全。不安全的狀態只有兩種，狼和羊，或者羊和白菜單獨在河一側。
狀態翻**
要從一種安全狀態轉換到另一種狀態（過河），首先考慮各種物品的移動（通過左移《運算），對於某些物品和農夫在同一側的狀態，就翻轉狀態判斷其是否安全。因為農夫都必須改變狀態，所以只有農夫被移動的東西（movers所表示）在同一岸時，農夫才可能將它帶走。當然可以什麼都不帶，農夫可以直接過河。首先將movers和二進位制0x00進行 按位或運算，確定需要翻轉的位，再將這個結果與原來的狀態location進行 異或運算，從而實現翻轉，得到乙個新的狀態newlocation。具體細節看code。
模擬過程：
首先使初始狀態0x00入隊。
1）當佇列不空且route[15]==-1（未被訪問）時，取隊頭的狀態location（出隊），否則如果route[15]已被訪問，輸出方案，否則沒有方案。
2）對於每個物品，判斷其是否與農夫在河一側，如全部物品都已判斷，返回1）。
3）若是，則翻轉當前狀態location得到新的狀態newlocation。
4）若newlocation安全而且新狀態route[newlocation]沒有被訪問，將新狀態入隊，並記錄新狀態的前驅。返回2）。
（3）實驗**
源**：
#include #include using namespace std;
//判斷各物品的位置
int famer(int location)
int wolf(int location)
int goat(int location)
int cabbage(int location)
//判斷狀態安全
int safe(int location)
void farmerproblem()}}
}if(route[15]!=-1){//到達最終狀態
cout<<"path:\n";
for(int i=15;i>=0;i=route[i]){
cout《測試結果：
path:
15 5 13 1 11 2 10 0
三、實驗小結
1. 實驗中乙個巧妙的方法是用位數來模擬物品的位置以及位置的處理，這涉及到位運算，自己重新總結了一下。
2. 對bfs有更深一步理解，基本掌握佇列的使用。
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