A*算法实现八数码问题

目标：{1,2,3}

    {8,0,4}

    {7,6,5}

当前：{1,0,3}

            {7,2,4}

    {6,8,5}

代码：

package com.test;
import java.util.*;

class Matrix implements Comparable{
	public int[][] matrix = new int[3][3];
	public int value = 0;
	public Matrix(){}
	public Matrix(int m[][], int v){
		matrix = m;
		value = v;
	}
	public int[][] getMatrix() {
		return matrix;
	}
	public void setMatrix(int[][] matrix) {
		this.matrix = matrix;
	}
	public int getValue() {
		return value;
	}
	public void setValue(int value) {
		this.value = value;
	}	
	public int compareTo(Matrix m) {
		if(this.value > m.value)
			return 1;
		else if(this.value < m.value)
			return -1;
		else
			return 0;
	}
	
}
//A算法实现八数码问题
class eightDigit{

	private int targetMatrix[][]={{1,2,3},
			                      {8,0,4},
			                      {7,6,5}};
	
	public eightDigit(){
		
	}
	
	//获得当前数字在目标数组中的位置
	public int[] primitivePos(int nowPos){
		int pos[] = new int[2];
		for(int i=0; i<3; i++){
			for(int j=0; j<3; j++){
				if(nowPos == targetMatrix[i][j]){
					pos[0] = i;
					pos[1] = j;
				}
			}
		}	
		return pos;
	}
	
	//根据0所在位置判断它可以移动的方向
	public int direction(int zeroPos[]){
		int dir = 0;
		if(zeroPos[0] == 1 && zeroPos[1] == 1){
			dir = 4;
		}else if((zeroPos[0]+zeroPos[1])%2 != 0){
			dir = 3;
		}else{
			dir =2;
		}
		return dir;
	}
	
	//获得路径
	public void getWay(int oldMatrix[][]){
		int oldDepth = 0;
		List list = new ArrayList();
		list.add(oldMatrix);

		while(true){
			List set = new ArrayList();
			//获得当前0所在的位置，以便判断移动的方向
			int[] zeroPos =  new int[2];
			for(int i=0; i<3; i++){
				for(int j=0; j<3; j++){
					if(0 == oldMatrix[i][j]){
						zeroPos[0] = i;
						zeroPos[1] = j;
					}
				}
			}
			int t = direction(zeroPos);
			if(oldDepth != 0){
				t = t-1;
			}			
			//判断0可以移动的方向
			oldDepth = oldDepth+1;
			boolean t1=false,t2=false,t3=false,t4=false;
			do{			
				int[][] newMatrix = new int[3][3];
				for(int i =0; i<3; i++){
					newMatrix[i][0] = oldMatrix[i][0];
					newMatrix[i][1] = oldMatrix[i][1];
					newMatrix[i][2] = oldMatrix[i][2];
				}
				int temp = newMatrix[zeroPos[0]][zeroPos[1]];
				//向下移动
				if(zeroPos[0]+1 <= 2 && t1==false){
					newMatrix[zeroPos[0]][zeroPos[1]] = newMatrix[zeroPos[0]+1][zeroPos[1]];
					newMatrix[zeroPos[0]+1][zeroPos[1]] = temp;
					if(compare(newMatrix, list) == false){
						int eF = evaluateFunc(newMatrix,oldDepth);	
						set.add(new Matrix(newMatrix,eF));						
						t--;
					}	
					t1=true;
				}
				//向上移动
				else if(zeroPos[0]-1 >= 0 && t2==false){
					newMatrix[zeroPos[0]][zeroPos[1]] = newMatrix[zeroPos[0]-1][zeroPos[1]];
					newMatrix[zeroPos[0]-1][zeroPos[1]] = temp;				
					if(compare(newMatrix, list) == false){
						int eF = evaluateFunc(newMatrix,oldDepth);	
						set.add(new Matrix(newMatrix,eF));							
						t--;
					}
					t2=true;
				}
				//向左移动
				else if(zeroPos[1]-1 >= 0 && t3==false){
					newMatrix[zeroPos[0]][zeroPos[1]] = newMatrix[zeroPos[0]][zeroPos[1]-1];
					newMatrix[zeroPos[0]][zeroPos[1]-1] = temp;					
					if(compare(newMatrix, list) == false){					
						int eF = evaluateFunc(newMatrix,oldDepth);	
						set.add(new Matrix(newMatrix,eF));								
						t--;
					}
					t3=true;
				}
				//向右移动
				else if(zeroPos[1]+1 <=2 && t4== false){
					newMatrix[zeroPos[0]][zeroPos[1]] = newMatrix[zeroPos[0]][zeroPos[1]+1];
					newMatrix[zeroPos[0]][zeroPos[1]+1] = temp;
					if(compare(newMatrix, list) == false){					
						int eF = evaluateFunc(newMatrix,oldDepth);	
						set.add(new Matrix(newMatrix,eF));					
						t--;
					}
					t4=true;
				}
			}while(t>0);	
			oldMatrix = getCheap(set).getMatrix();		
			list.add(oldMatrix);
			
			//当前的八数码满足目标八数码时，退出循环
			boolean flag=true;
			for(int x=0;x<3;x++){
				for(int y=0; y<3;y++){
					if(oldMatrix[x][y] != targetMatrix[x][y])
						flag=false;
				}
			}
			if(flag==true)
				break;
		}
		Iterator iter = list.iterator();
		int step=1;
		while(iter.hasNext()){
			System.out.println("步骤："+step++);
			printPic(iter.next());
		}
		
	}
	
	//判断两个二维数组是否相同
	public boolean isSame(int[][] n, int[][] o){
		for(int x=0;x<3;x++){
			for(int y=0; y<3;y++){
				if(o[x][y] != n[x][y])
					return false;
			}
		}
		return true;
	}
	//查看当前步骤是否是上一步所走过的
	public boolean compare(int newMatrix[][], List list){
		for(int i=0; i list){		
		Matrix target = new Matrix();
		target.setValue(100);
		Iterator iter = list.iterator();
		while(iter.hasNext()){
			Matrix temp = iter.next();
			if(target.value > temp.value){
				target = temp;
			}
		}
		return target;
	}
	//评估函数
	public int evaluateFunc(int matrix[][], int depth){
		int step = 0;//错位数个数
		for(int i=0; i<3; i++){
			for(int j=0; j<3; j++){
				//将当前位置的数字与原来矩阵中次位置的数字进行比较，不同则错位数加一
				if(matrix[i][j] != targetMatrix[i][j] && matrix[i][j] != 0){
					int pos[] = primitivePos(matrix[i][j]);
					step += Math.abs(pos[0]-i)+Math.abs(pos[1]-j);	
				}
			}
		}		
		return depth+step;
	}
	//打印数组信息
	public void printPic(int matrix[][]){
		for(int i=0; i<3; i++){
			System.out.println("   "+matrix[i][0]+" "+matrix[i][1]+" "+matrix[i][2]);		
		}
		System.out.println("-----------");
	}
}
public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		int matrix[][] = {{1,0,3},
				 		  {7,2,4},
				 		  {6,8,5}};
		eightDigit ed = new eightDigit();
		ed.getWay(matrix);
	}
}

最后得出了想要的结果，但是过程代码量多的令人发指，自己也没有对代码进行二次优化，直接把原始想法打出来了，关键就是评估函数的生成了，根据每一步的评估值来决定是否选择这一步。