数据结构课程设计.doc

课 程 设 计课程名称______数据结构_______题目名称____农夫过河问题__学生系别_____软件学院____专业班级_10软工（专升本） __学 号______104151320015___学生姓名_______王东星_________指导教师________张晓民_________2010 年 12 月 12 日农夫过河问题一. 问题描述设一个农夫过河带着一条狼、一只羊和一棵白菜，身处河的南岸现在他要把这些西全部运到北岸,现在问题是他面前只有一条小船，船小到只能容下他和一件物品，另外只有农夫能撑船当农夫在场的时候,这三样东西相安无事.一旦农夫不在,狼会吃羊,羊会吃白菜根据原题的描述我们知道，单独留下白菜和羊，或单独留下狼和羊在某一岸的状态是不安全的白菜和狼相处没事,把它看作个重要关系的,通过位置分布的代码来判断状态是否安全然后设计一个方案, 模拟农夫能安全地将这三样东西带过河二．基本要求以队列解决农夫过河问题，用广度优先搜索实现求解的过程用这个方法来搜索过程中总是首先搜索下面一步的所有可能状态，然后再进一步考虑更后面的各种情况要实现广度优先搜索，一般都采用队列作为辅助结构。

把下一步所有可能达到的状态都列举出来，放在这个队列中，然后顺序取出来分别进行处理，处理过程中把再下一步的状态放在队列里由于队列的操作遵循先进先出的原则，在这个处理过程中，只有在前一步的所有情况都处理完后，才能开始后面一步各情况的处理为了实现广度优先搜索，算法中需要使用了一个整数队列moveTo，它的每个元素表示一个可以安全到达的中间状态另外还需要一个数据结构记录已被访问过的各个状态，以及已被发现的能够到达当前这个状态的路径由于在这个问题的解决过程中需要列举的所有状态(二进制0000 ~ 1111)一共16种，所以可以构造一个包含16个元素的整数顺序表来满足以上的要求三．测试数据要模拟农夫过河问题，首先需要选择一个对问题中每个角色的位置进行描述的方法一个很方便的办法是用四位二进制数顺序分别表示农夫、狼、白菜和羊的位置例如用0表示农夫或者某东西在河的南岸，1表示在河的北岸因此整数5(其二进制表示为0101) 表示农夫和白菜在河的南岸，而狼和羊在北岸确定每个角色位置的函数,用整数location表示上述四位二进制描述的状态，用下面的四个函数从上述状态中得到每个角色所在位置的代码函数返回值为真表示所考察的人或物在河的北岸，否则在南岸。

从初始状态二进制0000(全部在河的南岸) 出发，寻找一种全部由安全状态构成的状态序列，它以二进制1111(全部到达河的北岸) 为最终目标，并且在序列中的每一个状态都可以从前一状态通过农夫（可以带一样东西）划船过河的动作到达 四．流程确定每个角色位置，,用整数location表示狼、羊、农夫、白菜的二进制来描述所在位置的代码．初始状态二进制0000(全部在河的南岸) 出发寻找一种全部由安全状态构成的状态序列在寻找安全路径的同时，要考虑其他安全状态，若出现相同状态路径要记录下来，防止重复本程序不断寻找安全的状态，它以二进制1111(全部到达河的北岸) 为最终目标，程序结束代码如下：/* 用队列解决农夫过河问题的算法*/#include#include#define MAXNUM 20typedef int DataType;struct SeqQueue { /* 顺序队列类型定义 */ int f, r; DataType q[MAXNUM];};typedef struct SeqQueue *PSeqQueue; /* 顺序队列类型的指针类型 */PSeqQueue createEmptyQueue_seq( void ) { PSeqQueue paqu = (PSeqQueue)malloc(sizeof(struct SeqQueue)); if (paqu == NULL) printf("Out of space!! \n"); else paqu->f = paqu->r = 0; return (paqu);}int isEmptyQueue_seq( PSeqQueue paqu ) { return paqu->f == paqu->r;}/* 在队列中插入一元素x */void enQueue_seq( PSeqQueue paqu, DataType x ) { if ( (paqu->r + 1) % MAXNUM == paqu->f ) printf( "Full queue.\n" ); else { paqu->q[paqu->r] = x; paqu->r = (paqu->r + 1) % MAXNUM; }}/* 删除队列头部元素 */void deQueue_seq( PSeqQueue paqu ) { if( paqu->f == paqu->r ) printf( "Empty Queue.\n" ); else paqu->f = (paqu->f + 1) % MAXNUM;}/* 对非空队列,求队列头部元素 */DataType frontQueue_seq( PSeqQueue paqu ) { return (paqu->q[paqu->f]);}int farmer(int location) { return 0 != (location & 0x08);}int wolf(int location) { return 0 != (location & 0x04);}int cabbage(int location) { return 0 != (location & 0x02);}int goat(int location) { return 0 !=(location & 0x01);}/* 若状态安全则返回true */int safe(int location) { /* 羊吃白菜 */ if ((goat(location) == cabbage(location)) && (goat(location) != farmer(location)) ) return 0; /* 狼吃羊 */ if ((goat(location) == wolf(location)) && (goat(location) != farmer(location))) return 0; return 1; /* 其他状态是安全的 */}void farmerProblem( ) { int movers, i, location, newlocation; int route[16]; /*记录已考虑的状态路径*/ PSeqQueue moveTo; /*准备初值*/ moveTo = createEmptyQueue_seq( ); enQueue_seq(moveTo, 0x00); for (i = 0; i < 16; i++) route[i] = -1; route[0]=0; /*开始移动*/ while (!isEmptyQueue_seq(moveTo)&&(route[15] == -1)) { /*得到现在的状态*/ location = frontQueue_seq(moveTo); deQueue_seq(moveTo); for (movers = 1; movers <= 8; movers <<= 1) { /* 农夫总是在移动，随农夫移动的也只能是在农夫同侧的东西 */ if ((0 != (location & 0x08)) == (0 != (location & movers))) { newlocation = location^(0x08|movers); if (safe(newlocation) && (route[newlocation] == -1)) { route[newlocation] = location; enQueue_seq(moveTo, newlocation); } } } } /* 打印出路径 */ if(route[15] != -1) { printf("The reverse path is : \n"); for(location = 15; location >= 0; location = route[location]) { printf("The location is : %d\n",location); if (location == 0) return; } } else printf("No solution.\n");}int main() { farmerProblem( ); return 0;}截图：}心得体会对于农夫过河问题的设计，很明显突出了自己能力不足！在这个过程中花费了大量时间找资料来弥补自己的缺乏的知识，自己对重新进得书本的学习，尽量使自己做得更！ 从做课程设计的过程中，我的体会挺多的。

只要有信心与耐心，没有做不到的事情因为在这个过程中写代码与调试的过程中确实需要耐心与信心，否则就不可能写完整我也知道该课题还存在很多的漏洞，也不是很完整由于自己本身能力的原因，也不能使之更完整但是我已经尽我的努力写的了，同时在这些的设计中享受到了很多乐趣和知识 、 2010年 12 月 22日教师评语0年 月 日成绩及签名年 月 日。