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三只大老虎和三只小老虎过河

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CC++C#算法游戏 
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三只大老虎和三只小老虎过河
三只大老虎分别是A.B.C三只小老虎分别是1.2.3,只有一条船,一次只能坐两只,A和1是母子俩,B和2是母子俩,C和3母子俩,只要任何一个母亲离开小老虎,小老虎都会被吃掉.
问题补充：大老虎都会划船 三只小老虎中只有1会划船
设大老虎为ABC，相应的小老虎为abc，其中c会划船。

package test;

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class TigerRiver {
public static  int[]tigersteps=new int[27*27*3] ;
public static Map<Integer,Status> map = new HashMap<Integer,Status>();
int i=0;
public TigerRiver() {
Status status = new Status(2, 2, 2, 2, 2, 2,false);
for(int i=0;i<tigersteps.length;i++){
tigersteps[i]=-1;
}
map.put(status.hashCode(), status);
tigersteps[status.hashCode()]=0;
}

public  int minStep(Status status) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
int hascode=status.hashCode();
int minstep = tigersteps[hascode];
if (minstep != -1)
return minstep;
minstep = Integer.MAX_VALUE;
map.put(hascode, status);
List<Status> steps = status.getAllStep();
for (Status status2 : steps) {
int temhascode=status2.hashCode();
if(tigersteps[temhascode]==-1 && map.get(temhascode)!=null)continue;
int temstep = minStep(status2);
if (temstep < minstep-1) {
minstep = temstep+1;
status.setNextStatus(map.get(temhascode));
}
}
tigersteps[hascode]=minstep;
return minstep;
}
public static void print(Status status){
System.out.println(status);
while (status.getNextStatus()!=null) {
status=status.getNextStatus();
System.out.println(status);
}
}
public static void main(String[] args) {
Status status = new Status(0, 0, 0, 0, 0, 0,true);
TigerRiver tigerRiver=new TigerRiver();
try {
System.out.println("steps:"+tigerRiver.minStep(status));
} catch (IllegalArgumentException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
print(status);
}
}

package test;

import java.lang.reflect.Field;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import org.apache.poi.hssf.record.ContinueRecord;

public class Status {
public int A;
public int a;
public int B;
public int b;
public int C;
public int c;
private boolean left;
private Status nextStatus;

public Status(int big1, int small1, int big2, int small2, int big3,
int small3, boolean left) {
super();
this.A = big1;
this.a = small1;
this.B = big2;
this.b = small2;
this.C = big3;
this.c = small3;
this.left = left;
}

public Status(Status status) {
super();
this.A = status.A;
this.a = status.a;
this.B = status.B;
this.b = status.b;
this.C = status.C;
this.c = status.c;
this.left = status.left;
}

public List<Status> getAllStep() throws IllegalArgumentException,
IllegalAccessException {
List<Status> steps = new ArrayList<Status>();

if (left) {
List<Status> atob = getOneStepTrigers(0, 1);
for (Status status : atob) {
if (status.check())
steps.add(status);

}
List<Status> btoa = getOneStepTrigers(1, 0);
for (Status status : btoa) {
if (status.check())
steps.add(status);

}
if(getCount(0)>=2){
List<Status> atwob = getTwoStepTrigers(0, 1);
for (Status status : atwob) {
if (status.check())
steps.add(status);

}
}
if(getCount(1)>=2){
List<Status> btwoa = getTwoStepTrigers(1, 0);
for (Status status : btwoa) {
if (status.check())
steps.add(status);

}
}
} else {
List<Status> ctob = getOneStepTrigers(2, 1);
for (Status status : ctob) {
if (status.check())
steps.add(status);

}
List<Status> btoc = getOneStepTrigers(1, 2);
for (Status status : btoc) {
if (status.check())
steps.add(status);

}
if(getCount(2)>=2){
List<Status> ctwob = getTwoStepTrigers(2, 1);
for (Status status : ctwob) {
if (status.check())
steps.add(status);

}
}
if(getCount(1)>=2){
List<Status> btwoc = getTwoStepTrigers(1, 2);
for (Status status : btwoc) {
if (status.check())
steps.add(status);

}
}
}

if (A == 1 || B == 1 || C == 1 || c == 1) {
Status status = new Status(this);
status.left = !left;
steps.add(status);
}
return steps;
}

public boolean check() {
if (A < 0 || B < 0 || C < 0 || a < 0 || b < 0 || c < 0)
return false;
if (a == 0 && A != 0 || b == 0 && B != 0 || c == 0 && C != 0) {
if (A == 0 || B == 0 || C == 0) {
return false;
}
}
if (getCount(1) > 2)
return false;
if (a == 1 && A != 1 || b == 1 && B != 1 || c == 1 && C != 1) {
if (A == 1 || B == 1 || C == 1) {
return false;
}
}
if (a == 2 && A != 2 || b == 2 && B != 2 || c == 2 && C != 2) {
if (A == 2 || B == 2 || C == 2) {
return false;
}
}
return true;
}

private List<Field> getTrigers(int point) throws IllegalArgumentException,
IllegalAccessException {
List<Field> trigers = new ArrayList<Field>();
Field[] fields = this.getClass().getFields();
for (Field field : fields) {
if (((Integer) field.get(this)).intValue() == point) {
trigers.add(field);
}
}
return trigers;
}

private List<Status> getOneStepTrigers(int from, int to)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
List<Status> trigers = new ArrayList<Status>();
List<Field> fList = getTrigers(from);
for (Field field : fList) {
Status status = new Status(this);
field.set(status, to);
trigers.add(status);
}
return trigers;
}

private List<Status> getTwoStepTrigers(int from, int to)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
List<Status> trigers = new ArrayList<Status>();
List<Field> fList = getTrigers(from);
for (int i = 0; i < fList.size() - 1; i++) {
for (int j = i + 1; j < fList.size(); j++) {
Field fielda = fList.get(i);
Field fieldb = fList.get(j);
Status status = new Status(this);
fielda.set(status, to);
fieldb.set(status, to);
trigers.add(status);
}
}
return trigers;
}

private int getCount(int point) {
int count = 0;
if (A == point)
count++;
if (B == point)
count++;
if (C == point)
count++;
if (a == point)
count++;
if (b == point)
count++;
if (c == point)
count++;
return count;
}

@Override
public String toString() {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
if (A == 0)
sb.append("A");
if (B == 0)
sb.append("B");
if (C == 0)
sb.append("C");
if (a == 0)
sb.append("a");
if (b == 0)
sb.append("b");
if (c == 0)
sb.append("c");
for (int i = getCount(0); i < 6; i++) {
sb.append(" ");
}
sb.append("  | ");
if (!left) {
sb.append("            ");
}
if (A == 1)
sb.append("A");
if (B == 1)
sb.append("B");
if (C == 1)
sb.append("C");
if (a == 1)
sb.append("a");
if (b == 1)
sb.append("b");
if (c == 1)
sb.append("c");
for (int i = getCount(1); i < 2; i++) {
sb.append(" ");
}
if (left) {
sb.append("            ");
}
sb.append("  | ");
if (A == 2)
sb.append("A");
if (B == 2)
sb.append("B");
if (C == 2)
sb.append("C");
if (a == 2)
sb.append("a");
if (b == 2)
sb.append("b");
if (c == 2)
sb.append("c");
for (int i = getCount(0); i < 6; i++) {
sb.append(" ");
}
return sb.toString();
}

public Status getNextStatus() {
return nextStatus;
}

public void setNextStatus(Status nextStatus) {
this.nextStatus = nextStatus;
}

@Override
public int hashCode() {
int prime = 1;
int result = 0;
result += prime * A;
prime *= 3;
result += prime * a;
prime *= 3;
result += prime * B;
prime *= 3;
result += prime * b;
prime *= 3;
if (left) {
result += prime * 1;
} else {
result += prime * 2;
}
prime *= 3;
result += prime * C;
prime *= 3;
result += prime * c;
return result;
}

@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
Status other = (Status) obj;
if (A != other.A)
return false;
if (B != other.B)
return false;
if (C != other.C)
return false;
if (left != other.left)
return false;
if (nextStatus == null) {
if (other.nextStatus != null)
return false;
} else if (!nextStatus.equals(other.nextStatus))
return false;
if (a != other.a)
return false;
if (b != other.b)
return false;
if (c != other.c)
return false;
return true;
}


}
steps:27
ABCabc  |                 |
ABab    | Cc              |  
ABab    |             Cc  |  
ABab    |             C   | c 
ABab    | C               | c 
ABCab   |                 | c
ACa     | Bb              | c  
ACa     |             Bb  | c  
ACa     |             B   | bc  
ACa     | B               | bc  
Aa      | BC              | bc   
Aa      |             BC  | bc   
Aa      |                 | BCbc   
Aa      |             Bb  | Cc   
Aa      | Bb              | Cc   
ABab    |                 | Cc 
ab      | AB              | Cc   
ab      |             AB  | Cc   
ab      |             A   | BCc   
ab      | A               | BCc   
b       | Aa              | BCc    
b       |             Aa  | BCc    
b       |                 | ABCac    
b       |             B   | ACac    
b       | B               | ACac    
        | Bb              | ACac     
        |             Bb  | ACac     
        |                 | ABCabc   
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| RCP程序启动画面如何ON_TOP
评论
31 楼 zookie 2009-01-27  
哈哈哈哈哈
30 楼 sonic39 2009-01-25  
很有问题！
ACa     | Bb              | c  
ACa     |             Bb  | c  
ACa     |             B   | bc 
这一步难道B不会吃掉c？
29 楼 孤灯渡漠 2009-01-23  
这样的题好像蛮多的啊，农民、羊、草也是这样类的问题好像
28 楼 ant_miracle 2009-01-23  
http://www.blogjava.net/xmatthew/archive/2008/11/16/240766.html

这个是本人用Java的实现。
27 楼 regale 2009-01-21  
liuzhaodong89 写道
ab      |             A   | BCc   
ab      | A               | BCc   
b       | Aa              | BCc 
这种情况b不会被吃掉么....


这是第一版本，没有考虑主动进攻，第二版已经修正了
steps:38
ABCabc  |                 |
ACac    | Bb              |  
ACac    |             Bb  |  
ACac    |             B   | b 
ACac    | B               | b 
ABCac   |                 | b
ABC     | ac              | b  
ABC     |             ac  | b  
ABC     |             c   | ab  
ABC     | c               | ab  
ABCc    |                 | ab 
Cc      | AB              | ab   
Cc      |             AB  | ab   
Cc      |                 | ABab   
Cc      |             Aa  | Bb   
Cc      | Aa              | Bb   
ACc     | a               | Bb  
AC      | ac              | Bb   
ACa     | c               | Bb  
Aa      | Cc              | Bb   
Aa      |             Cc  | Bb   
Aa      |             c   | BCb   
Aa      |             bc  | BC   
Aa      |             b   | BCc   
Aa      |             Bb  | Cc   
Aa      | Bb              | Cc   
ABab    |                 | Cc 
ab      | AB              | Cc   
ab      |             AB  | Cc   
ab      |                 | ABCc   
ab      |             c   | ABC   
ab      | c               | ABC   
b       | ac              | ABC    
b       |             ac  | ABC    
b       |             c   | ABCa    
b       | c               | ABCa    
        | bc              | ABCa     
        |             bc  | ABCa     
        |                 | ABCabc   
26 楼 liuzhaodong89 2009-01-21  
ab      |             A   | BCc   
ab      | A               | BCc   
b       | Aa              | BCc 
这种情况b不会被吃掉么....
25 楼 justcol 2009-01-20  
写来写去都成了2只小老虎会划船了，貌似原题是只有一只小老虎会划船吧？
24 楼 cloverprince 2009-01-20  
这是典型的图论搜索问题。建立一个“图”，每个节点是一个状态（每只老虎在哪侧，船在哪侧）
两个节点之间有边，边表示一个状态调走一只或几只老虎，可以转换到另一个状态。
初始状态是6只老虎都在原侧，终结状态就是6只老虎都被转移到对侧。
解法就是找到从初始状态到终结状态的一条路径（最好是最短路径）。

状态分合法状态和非法状态。非法状态就是会有老虎被吃掉。因此搜索的时候，需要避免走到非法状态。
转移需要满足：最多转移两只老虎，而且必须有一只会划船。

这样用简单的BFS就可以了。

最优解法可能有多个，都是13步。

我的实现 

module Main where

import List
import Maybe
import Text.Printf

main = putStrLn $ prettyPrintPath $ fromJust $ bfs

data Tiger = BigA | BigB | BigC | SmallA | SmallB | SmallC
            deriving (Show,Eq,Ord)
-- SmallC can drive boat

-- A helper logical function:  a implies b
implies :: Bool -> Bool -> Bool
implies a b = (not a) || b


data State = State Place [Tiger]    deriving (Show,Eq)
data Trans = Trans [Tiger]          deriving (Show,Eq)
data Place = Local | Remote         deriving (Show,Eq)

allTigers = [BigA,BigB,BigC,SmallA,SmallB,SmallC]
bigTigers = [BigA,BigB,BigC]
smallTigers = [SmallA,SmallB,SmallC]
driverTigers = [BigA,BigB,BigC,SmallC]

startingState = State Local allTigers
finalState = State Remote []


-- A state is valid if both side of river is valid
stateValid :: State -> Bool
stateValid (State _ tigers) = localStateValid tigers &&
                              localStateValid (allTigers\\tigers) where

    -- A state is valid on one side of river means
    -- Either there are no big tigers or all small tigers are protected by their mothers
    localStateValid tigers = (noBigTiger tigers) || (allProtected tigers)

    noBigTiger tigers = all (`notElem` tigers) bigTigers

    allProtected tigers = all protected (zip smallTigers bigTigers)
        where protected (small,big) = (small `elem` tigers) `implies` (big `elem` tigers)


-- A transition is valid if there is at most 2 tigers on the boat
-- and at least one of them can drive the boat.
transValid :: Trans -> Bool
transValid (Trans tigers) = length tigers <=2 && any (`elem` tigers) driverTigers


-- Find all possible transition from one state,
-- no matter whether the target state is valid.
findAllTrans :: State -> [Trans]
findAllTrans (State place tigers) = map Trans (if place==Local
                                      then allTransLocal tigers
                                      else allTransLocal (allTigers\\tigers)
                                      ) where

    allTransLocal :: [Tiger] -> [[Tiger]]
    allTransLocal tigers = 
        let (drivers,others) = partition (`elem` driverTigers) tigers
        in [[one] | one <- drivers] ++
           [[one,another] | one <- drivers, another <- others] ++
           anyTwo drivers
        where anyTwo [] = []
              anyTwo [x] = []
              anyTwo (x:xs) = [[x,another] | another <- xs] ++ anyTwo xs

-- Actually perform one transition on a state, return the target state.
-- Tiger lists are sorted for easy comparison.
doTrans :: State -> Trans -> State
doTrans (State Local tigers) (Trans goTigers) = State Remote (sort (tigers\\goTigers))
doTrans (State Remote tigers) (Trans comeTigers) = State Local (sort (tigers++comeTigers))


-- Breadth first search.
-- Search from the initial state to the final state
bfs :: Maybe [(State,Trans,State)]
bfs = bfs' [startingState] [] []

-- Inside algorithm
bfs' :: [State] -> [State] -> [(State,Trans,State)] -> Maybe [(State,Trans,State)]
bfs' [] _ _ = Nothing  -- When queue empty, fail.
bfs' (s:ss) visited transes =  -- s is current state, ss are other states.
    if s == finalState -- When final state reached, success.
    then Just (extractPath transes)
    else 
    if s `elem` visited -- If state visited or visited, discard.
    then bfs' ss visited transes
    else let newVisited = s:visited -- Otherwise mark this state visited.
             allValidTransition =   -- Find all transitions from current state (s), filtered.
                 let allTrans = findAllTrans s
                     allNewStates = map (doTrans s) allTrans
                 in filter (\(s,t,s') -> (stateValid s' && s' `notElem` newVisited))
                     (zip3 (repeat s) allTrans allNewStates) -- only keep valid and unvisited
             newFrontier = ss ++ (map (\(s,t,s') -> s') allValidTransition) -- update queue
             newTranses = allValidTransition ++ transes -- update transition tree
         in bfs' newFrontier newVisited newTranses -- next round
             

-- Given a resulting transition tree (a list of (State,Trans,State))
-- Output a path from startingState to finalState
extractPath sts = reverse $ extractPath' sts finalState
extractPath' _ curState | curState == startingState = []
extractPath' sts curState = let (prevState,trans,_) =
                                 (fromJust $ find (\(s,t,s') -> s' == curState) sts)
                            in (prevState,trans,curState):(extractPath' sts prevState)

-- Pretty print path: print all step and the final state
prettyPrintPath sts = unlines $ ((map prettyPrintStep sts) ++
                        [prettyPrintStateLine $ (\(_,_,s') -> s') $ last sts])

-- Each step consists of the old state and the transition
prettyPrintStep (s,t,s') = (prettyPrintStateLine s) ++ "\n" ++ (prettyPrintTransLine s t)

prettyPrintStateLine (State place tigers) =
    let lhs = prettyPrintTigers tigers
        rhs = prettyPrintTigers (allTigers\\tigers)
        stateLine = printf "[%6s] |            | [%6s]\n" lhs rhs :: String
    in stateLine

prettyPrintTransLine (State place oldTigers) (Trans movingTigers) =
    let moves = prettyPrintTigers movingTigers
        transLine = case place of
            Local  -> printf "           %2s --->" moves :: String
            Remote -> printf "              <--- %2s" moves :: String
    in transLine

prettyPrintTigers = map prettyPrintTiger
prettyPrintTiger tiger = case tiger of
    BigA -> 'A'
    BigB -> 'B'
    BigC -> 'C'
    SmallA -> '1'
    SmallB -> '2'
    SmallC -> '3'


23 楼 tiandeyu188 2009-01-19  
还不如叫斑马母子或者角马母子
22 楼 xbmujfly 2009-01-17  
这个好像是最优问题吧，利用最优控制和遗传算法或者蚁群算法都应该可以求出，不好意思，上学没好好学呀！
21 楼 kenken0y 2009-01-16  
         ABCabc<    
---Aa--> BCbc>Aa
<-- A--- ABCbc<a
---bc--> ABC>abc
<-- c--- ABCc<ab
---AB--> Cc>ABab
<--Aa--- ACac<Bb
---Cc--> Aa>BCbc
<--Bb--- ABab<Cc
---AB--> ab>ABCc
<-- c--- abc<ABC
---ac--> b>ABCac
<-- B--- Bb<ACac
---Bb--> >ABCabc
按有限状态机的思路写了个，深度优先遍历.代码好像比楼主的复杂多了，就不贴了
---Bb--> 表示 Bb坐船往右边划 
Aa>BCbc  表示Aa在左边，BCbc在右边，>表示船在右边，<表示船在左边
20 楼 ayaga 2009-01-16  
先过一对子不会划船的母子；
再过剩下两只大老虎；
最后过剩下两只小老虎。
19 楼 pinnacle 2009-01-15  
qianjigui 写道
感觉像操作系统的东西。
印象中可以使用图算法中的有向图、最小二分图覆盖等等。

图是比较好的思路

先解析所有的状态 如ABCabc| , BCbc|Aa , ...... ,|ABCabc

从ABCabc| -> 中间状态 ->....->|ABCabc

这就变成了找到可行路径，最小路径的问题了

不过反正都是从开始找起，一边搜一边找孩子也一样了，

jjcang 写道
盲目搜索就够了。

注意不要走进 x->y->z->x.....-z-x->y->z....这样的循环 


public class Status { 
    
     String status;
     List<Status> children;

     Status(String s){ 
          status = s; 
     }
     
     public void getAllChildrenStatus(){
        //解析status字符串，找到其所有下一步
        //放入到children队列中
        .......
     }   

     public eques(){...}
     public hashcode(){...}
}

public class StatusManager{
     
     private Status startStatus;

     private Status endStatus;
     
     StatusManager(Status start,Status end){

	     startStatus = start;

         endStatus  = end;
     }
     
     // 记录当前所走过的路径，避免重复
     // 如 A->B->C->....A->B->C->A 
     // 每一种状态最多只出现一次
     private static List moveRecord<Status> = new ArrayList();     
      
     //判断当前状态是否已经走过    
     public boolean RecordHave(Status s){...}

     public void StatusSearch(){
	      StatusSearch(startStatus);
     }

     public void StatusSearch(Status currentNode){

          moveRecord.add(curstatus);

          currentNodegetAllChildrenStatus();

          //遍历所有孩子
          for(Status s : currentNode.children){
          
                // 如果孩子已经在moveRecord中，那么我们之前走到过这一步
                // 如果和endNode相等，则为所求路径，打印 :)
                // 递归
                if(!RecordHave(s)){
                       if(s.equals(endNode){
                           // print all value in current list;
                           // 找到所有的路径，这可能只是其中一种
                           ........
                           continue;
                      }

		      StatusSearch(s);

                } 

         } 
 
           //回到上一步
              moveRecord.remove(moveRecord.size());          
    }  
}
18 楼 pinnacle 2009-01-15  
呵呵，楼主很会玩哦~
17 楼 flypeace 2009-01-15  
以前做的题目，好象是3只小老虎都不会划船啊.
16 楼 liqiangxia 2009-01-15  
不错!!!!!
15 楼 ailu5949 2009-01-14  
这个网上有个flash游戏的  。。。 当时觉得好难  多玩几次就过了
14 楼 Snow_Young 2009-01-14  
呀，这不是狼和羊过河的那个吗~挺有意思，回去自己也写个算法试试~
13 楼 xueyinglan 2009-01-14  
看不太懂，能加上点注释就好了。
12 楼 jjcang 2009-01-14  
盲目搜索就够了
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