人工智能A星算法解决八数码难题程序代码.docx
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#include"Stdio.h"
#include"Conio.h"
#include"stdlib.h"
#include"math.h"
voidCopy_node（structnode*p1,structnode*p2）;
voidCalculate_f（intdeepth,structnode*p）;
voidAdd_to_open（structnode*p）;
voidAdd_to_closed（structnode*p）;
voidRemove_p（structnode*name,structnode*p）;
intTest_A_B（structnode*p1,structnode*p2）;
structnode*Search_A（structnode*name,structnode*temp）;
voidPrint_result（structnode*p）;
structnode//定义8数码的节点状态
{
ints[3][3];//当前8数码的状态
inti_0;//当前空格所在行号
intj_0;//当前空格所在列号
intf;//当前代价值
intd;//当前节点深度
inth;//启发信息，采用数码"不在位"距离和
structnode*father;//指向解路径上该节点的父节点
structnode*next;//指向所在open或closed表中的下一个元素
};
structnodes_0={{2,8,3,1,6,4,7,0,5},2,1,0,0,0,NULL,NULL};//定义初始状态
structnodes_g={{1,2,3,8,0,4,7,6,5},1,1,0,0,0,NULL,NULL};//定义目标状态
structnode*open=NULL;//建立open表指针
structnode*closed=NULL;//建立closed表指针
intsum_node=0;//用于记录扩展节点总数
//***********************************************************
//********************************************
//**********************主函数开始**********************
//********************************************
//***********************************************************
voidmain（）
{
intbingo=0;//定义查找成功标志，bingo=1，成功
structnodes;//定义头结点s
structnode*target,*n,*ls,*temp,*same;//定义结构体指针
Copy_node（&s_0,&s）;//复制初始状s_0态给头结点s
Calculate_f（0,&s）;//计算头结点的代价值
Add_to_open（&s）;//将头结点s放入open表
while（open!
=NULL）//只要open表不为空，进行以下循环
{
n=open;//n指向open表中当前要扩展的元素
ls=open->next;
Add_to_closed（n）;
open=ls;//将n指向的节点放入closed表中
if（Test_A_B（n,&s_g））//当前n指向节点为目标时，跳出程序结束；否则，继续下面的步骤
{
bingo=1;
break;
}
else
if（n->j_0>=1）//空格所在列号不小于1,可左移
{
temp=n->father;
if（temp!
=NULL&&temp->i_0==n->i_0&&temp->j_0-1==n->j_0）//新节点与其祖父节点相同
;
else//新节点与其祖父节点不同，或其父节点为起始节点
{
temp=（structnode*）malloc（sizeof（structnode））;//给新节点分配空间
Copy_node（n,temp）;//拷贝n指向的节点状态
temp->s[temp->i_0][temp->j_0]=temp->s[temp->i_0][temp->j_0-1];//空格左移
temp->s[temp->i_0][temp->j_0-1]=0;
temp->j_0--;
temp->d++;
Calculate_f（temp->d,temp）;//修改新节点的代价值
temp->father=n;//新节点指向其父节点
if（same=Search_A（closed,temp））//在closed表中找到与新节点状态相同的节点
{
if（temp->ff）//temp指向的节点,其代价比closed表中相同状态节点代价小，加入open表
{
Remove_p（closed,same）;//从closed表中删除与temp指向节点状态相同的节点
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
else;
}
elseif（same=Search_A（open,temp））//在open表中找到与新节点状态相同的节点
{
if（temp->ff）//temp指向的节点,其代价比open表中相同状态节点代价小，加入open表
{
Remove_p（open,same）;//从open表中删除与temp指向节点状态相同的节点
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
else;
}
else//新节点为完全不同的新节点，加入open表
{
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
}
}//end左移
if（n->j_0<=1）//空格所在列号不大于1,可右移
{
temp=n->father;
if（temp!
=NULL&&temp->i_0==n->i_0&&temp->j_0+1==n->j_0）//新节点与其祖父节点相同
;
else//新节点与其祖父节点不同，或其父节点为起始节点
{
temp=（structnode*）malloc（sizeof（structnode））;//给新节点分配空间
Copy_node（n,temp）;//拷贝p指向的节点状态
temp->s[temp->i_0][temp->j_0]=temp->s[temp->i_0][temp->j_0+1];//空格右移
temp->s[temp->i_0][temp->j_0+1]=0;
temp->j_0++;
temp->d++;
Calculate_f（temp->d,temp）;//修改新节点的代价值
temp->father=n;//新节点指向其父节点
if（same=Search_A（closed,temp））//在closed表中找到与新节点状态相同的节点
{
if（temp->ff）//temp指向的节点,其代价比closed表中相同状态节点代价小，加入open表
{
Remove_p（closed,same）;//从closed表中删除与temp指向节点状态相同的节点
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
else;
}
elseif（same=Search_A（open,temp））//在open表中找到与新节点状态相同的节点
{
if（temp->ff）//temp指向的节点,其代价比open表中相同状态节点代价小，加入open表
{
Remove_p（open,same）;//从open表中删除与temp指向节点状态相同的节点
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
else;
}
else//新节点为完全不同的新节点，加入open表
{
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
}
}//end右移
if（n->i_0>=1）//空格所在列号不小于1,上移
{
temp=n->father;
if（temp!
=NULL&&temp->i_0==n->i_0-1&&temp->j_0==n->j_0）//新节点与其祖父节点相同
;
else//新节点与其祖父节点不同，或其父节点为起始节点
{
temp=（structnode*）malloc（sizeof（structnode））;//给新节点分配空间
Copy_node（n,temp）;//拷贝p指向的节点状态
temp->s[temp->i_0][temp->j_0]=temp->s[temp->i_0-1][temp->j_0];//空格上移
temp->s[temp->i_0-1][temp->j_0]=0;
temp->i_0--;
temp->d++;
Calculate_f（temp->d,temp）;//修改新节点的代价值
temp->father=n;//新节点指向其父节点
if（same=Search_A（closed,temp））//在closed表中找到与新节点状态相同的节点
{
if（temp->ff）//temp指向的节点,其代价比closed表中相同状态节点代价小，加入open表
{
Remove_p（closed,same）;//从closed表中删除与temp指向节点状态相同的节点
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
else;
}
elseif（same=Search_A（open,temp））//在open表中找到与新节点状态相同的节点
{
if（temp->ff）//temp指向的节点,其代价比open表中相同状态节点代价小，加入open表
{
Remove_p（open,same）;//从open表中删除与temp指向节点状态相同的节点
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
else;
}
else//新节点为完全不同的新节点，加入open表
{
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
}
}//end上移
if（n->i_0<=1）//空格所在列号不大于1,下移
{
temp=n->father;
if（temp!
=NULL&&temp->i_0==n->i_0+1&&temp->j_0==n->j_0）//新节点与其祖父节点相同
;
else//新节点与其祖父节点不同，或其父节点为起始节点
{
temp=（structnode*）malloc（sizeof（structnode））;//给新节点分配空间
Copy_node（n,temp）;//拷贝p指向的节点状态
temp->s[temp->i_0][temp->j_0]=temp->s[temp->i_0+1][temp->j_0];//空格下移
temp->s[temp->i_0+1][temp->j_0]=0;
temp->i_0++;
temp->d++;
Calculate_f（temp->d,temp）;//修改新节点的代价值
temp->father=n;//新节点指向其父节点
if（same=Search_A（closed,temp））//在closed表中找到与新节点状态相同的节点
{
if（temp->ff）//temp指向的节点,其代价比closed表中相同状态节点代价小，加入open表
{
Remove_p（closed,same）;//从closed表中删除与temp指向节点状态相同的节点
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
else;
}
elseif（same=Search_A（open,temp））//在open表中找到与新节点状态相同的节点
{
if（temp->ff）//temp指向的节点,其代价比open表中相同状态节点代价小，加入open表
{
Remove_p（open,same）;//从open表中删除与temp指向节点状态相同的节点
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
else;
}
else//新节点为完全不同的新节点，加入open表
{
Add_to_open（temp）;
sum_node++;
}
}
}//end下移
}
if（bingo=1）Print_result（n）;//输出解路径
elseprintf（"问题求解失败！
"）;
}//主函数结束
//*************************************************************************
//********************************************
//**********************计算某个节点状态的代价值**********************
//********************************************
//*************************************************************************
voidCalculate_f（intdeepth,structnode*p）
{
inti,j,temp;
temp=0;
for（i=0;i<=2;i++）//计算所有"不在位"数码的距离和
{
for（j=0;j<=2;j++）
{
if（（p->s[i][j]）!
=（s_g.s[i][j]））
temp++;
}
}
p->h=temp;
p->f=deepth+p->h;
}
//*************************************************************************
//********************************************
//**********************添加p指向的节点到open表中**********************
//********************************************
//*************************************************************************
voidAdd_to_open（structnode*p）
{
structnode*p1,*p2;
p1=open;//初始时p1指向open表首部
p2=NULL;
if（open==NULL）//open表为空时，待插入节点即为open表第一个元素，open指向该元素
{
p->next=NULL;
open=p;
}
else//open表不为空时，添加待插入节点，并保证open表代价递增的排序
{
while（p1!
=NULL&&p->f>p1->f）
{
p2=p1;//p2始终指向p1指向的前一个元素
p1=p1->next;
}
if（p2==NULL）//待插入节点为当前open表最小
{
p->next=open;
open=p;
}
elseif（p1==NULL）//待插入节点为当前open表最大
{
p->next=NULL;
p2->next=p;
}
else//待插入节点介于p2、p1之间
{
p2->next=p;
p->next=p1;
}
}
}
//***************************************************************************
//********************************************
//**********************添加p指向的节点到closed表中**********************
//********************************************
//***************************************************************************
voidAdd_to_closed（structnode*p）
{
if（closed==NULL）//closed表为空时，p指向节点为closed表第一个元素，closed指向该元素
{
p->next=NULL;
closed=p;
}
else//closed表不为空时，直接放到closed表首部
{
p->next=closed;
closed=p;
}
}
//**************************************************************************************************
//********************************************
//**********************在open表或closed表中搜索和temp指向的节点相同的节点**********************
//********************************************
//***************************************************************************************
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