《算法与数据结构---C语言描述》里的农夫过河

题目： 

一个农夫带着一只狼，一只羊和一些菜过河。河边只有一条船，由于船太小，只能装下农夫和他的一样东西。在无人看管的情况下，狼要吃羊，羊要吃菜，请问农夫如何才能使三样东西平安过河。

 

算法的实质：

在满足一定条件下的，所有状态的遍历。

 

满足的条件：

1.每次农夫必须移动

2.农夫移动的东西与农夫必须在同一岸，但农夫可不带东西独自移动

3.此种状态，必须在以往从来没有出现过

基本思路：

以4位二进制分别表达农夫，狠，菜，羊的状态，1表示在北岸，0表示在南岸。使用队列广度优先遍历所有状态,并记下遍历的可用顺序(重复遍历被除去）

 

1.队列代码

View Code

#pragma once
/*
* MAX-1    容量的队列
*/
template<class DATA,int MAX>
class Queue
{
public:
    Queue(void)
    {
        m_nFront = 0;
        m_nTail = 0;
    }
    ~Queue(void){}
    bool Full()
    {
        if( (m_nTail + 1)%MAX == m_nFront )
        {
            return true;
        }
        return false;
    }
    bool PushBack( DATA data)
    {

        if(Full())
        {
            return false;
        }
        
        m_data[m_nTail] = data;
        m_nTail = (m_nTail+1)%MAX;

        return true;
    }
    bool  Empty()
    {
        if( m_nFront == m_nTail  )
        {
            return true;
        }
        return false;
    }
    DATA* GetFront()
    {
        if( !Empty() )
        {
            
            DATA data =  m_data[m_nFront];
            m_nFront = (m_nFront + 1)%MAX ;
            return &data;
        }
        return NULL;

    }
private:
    DATA m_data[MAX];
    int m_nFront;
    int m_nTail;
};

 

2.农夫过河

View Code

  1 //0表示在南岸，1表示在北岸
  2 #include "string.h"
  3 //按照 农夫，狼，白菜，羊的顺序，排列在一个int中
  4 int farmer(int location)
  5 {
  6     return (location & 0x08)!=0 ;
  7 }
  8 int wolf(int location)
  9 {
 10     return (location & 0x04)!=0;
 11 }
 12 int cabbage(int location)
 13 {
 14     return (location & 0x02)!=0;
 15 }
 16 int goat( int location)
 17 {
 18     return (location & 0x01)!=0;
 19 }
 20 bool safe(int location)
 21 {
 22     if(wolf(location)== goat((location)) && goat(location) != farmer(location)){
 23         return false;
 24     }
 25     if(cabbage(location)== goat((location)) && goat(location) != farmer(location)){
 26         return false;
 27     }
 28     return true;
 29 }
 30 int printResult(int* rout, int len);
 31 void farmerProblem()
 32 {
 33     int rout[16];//是否已经走过这种状态
 34     memset(&rout,-1,sizeof(rout));
 35     Queue<int ,100> queue;
 36     queue.PushBack(0);//全都在南岸的状态
 37     int newlocation = 0;
 38     while (!queue.Empty() && rout[15] != 1)
 39     {
 40         int location = *queue.GetFront();
 41 
 42         int b = false;//无与农夫同岸的物品
 43         for (int i = 1;i<8;i= i<<1)
 44         {
 45             if ( farmer(location)==  (location& i) )//如果农夫和所移物品在同岸，则可移动 
 46             {
 47                 newlocation = location;
 48                 newlocation ^= i;
 49                 newlocation ^= 0x08;//农夫移动 
 50 
 51                 if ( rout[newlocation] == -1 && safe(newlocation))//新状态未入栈，且是安全的，则入栈
 52                 {
 53                     rout[location] = newlocation;
 54                     queue.PushBack(newlocation);
 55                     printf("%d进栈\n",newlocation);
 56                     b = true;
 57                 }
 58             }
 59         }
 60         if (!b)
 61         {
 62             newlocation = location;
 63             newlocation ^= 0x08;//农夫移动 
 64 
 65             if ( rout[newlocation] == -1 && safe(newlocation))//新状态未入栈，且是安全的，则入栈
 66             {
 67                 rout[location] = newlocation;
 68                 queue.PushBack(newlocation);
 69             }
 70         }
 71     }
 72     //printResult(rout,sizeof(rout)/sizeof(int));
 73 }
 74 int printResult(int* rout, int len)
 75 {
 76     for(int i = 0;  i <= len && i >= 0 && rout[i]>=0; i = rout[i])
 77     {    
 78         printf("index:%d    num:%d\n",i,rout[i]);
 79 
 80         if(farmer(rout[i])){
 81             printf("农民在北岸\n");
 82         }
 83         else{
 84             printf("农民在南岸\n");
 85         }
 86 
 87         if(wolf(rout[i]) ){
 88             printf("狼在北岸\n");
 89         }
 90         else{
 91             printf("狼在南岸\n");
 92         }
 93 
 94         if(cabbage(rout[i]) ){
 95             printf("白菜在北岸\n");
 96         }
 97         else{
 98             printf("白菜在南岸\n");
 99         }
100 
101         if(goat(rout[i])  ){
102             printf("羊在北岸\n");
103         }
104         else{
105             printf("羊在南岸\n");
106         }
107 
108         printf("\n\n");
109     }
110     return 0;
111 }

 

 

// queue.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

//



#include "stdafx.h"

#include "Queue.h"

#include <stdlib.h>

#include "farmer.h"

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

	farmerProblem();

	system("pause");



	return 0;

}