华北电力大学
实验报告
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实验名称 图搜索问题求解
课程名称 人工智能及应用
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专业班级： 学生姓名：
学 号： 成 绩：
指导教师： 李继荣 实验日期： 2014.5
第二篇：C语言解八数码问题之人工智能实验报告
《人工智能导论》上机实验指导书
基于人工智能的状态空间搜索策略研究
——八数码问题求解
（一）实验软件
TC2.0 或 VC6.0 编程语言或其它编程语言
（二）实验目的
1. 熟悉人工智能系统中的问题求解过程；
2. 熟悉状态空间的盲目搜索和启发式搜索算法的应用；
3. 熟悉对八数码问题的建模、求解及编程语言的应用。
（三）需要的预备知识
1. 熟悉TC2.0 或 VC6.0 编程语言或者其它编程语言；
2. 熟悉状态空间的宽度优先搜索、深度优先搜索和启发式搜索算法；
3. 熟悉计算机语言对常用数据结构如链表、队列等的描述应用；
4. 熟悉计算机常用人机接口设计。
（四）实验数据及步骤
1. 实验内容
八数码问题：在3×3的方格棋盘上，摆放着1到8这八个数码，有1个方格是空的，其初始状态如图1所示，要求对空格执行空格左移、空格右移、空格上移和空格下移这四个操作使得棋盘从初始状态到目标状态。
(a) 初始状态 (b) 目标状态
图1 八数码问题示意图
请任选一种盲目搜索算法（深度优先搜索或宽度优先搜索）或 任选一种启发式搜索方法（A 算法或 A* 算法）编程求解八数码问题（初始状态任选），并对实验结果进行分析，得出合理的结论。
2. 实验步骤
（1）分析算法基本原理和基本流程；
程序采用宽度优先搜索算法，基本流程如下：
（2）确定对问题描述的基本数据结构，如 Open 表和 Closed 表等；
（3）编写算符运算、目标比较等函数；
（4）编写输入、输出接口；
（5）全部模块联调；
（6）撰写实验报告。
（五）实验报告要求
所撰写的实验报告必须包含以下内容：
1. 算法基本原理和流程框图；
2. 基本数据结构分析和实现；
3. 编写程序的各个子模块，按模块编写文档，含每个模块的建立时间、功能、输入输出参数意义和与其它模块联系等；
4. 程序运行结果，含使用的搜索算法及搜索路径等；
5. 实验结果分析；
6. 结论；
7. 提供全部源程序及软件的可执行程序。
附：实验报告格式
一、实验问题
二、实验目的
三、实验原理
四、程序框图
五、实验结果及分析
六、结论
七、源程序及注释
#include<stdio.h>
#include<conio.h>
int n,m;
typedef struct Node
{
char matrix[10];/*存储矩阵*/
char operate;/*存储不可以进行的操作，L代表不能左移R代表不能右移U代表不能上移D代表不能下移*/
char extend;/*是否可以扩展，Y代表可以，N代表不可以*/
int father;/*指向产生自身的父结点*/
}Node;
char start[10]={"83426517 "};/*此处没有必要初始化*/
char end[10]={"1238 4765"};/*此处没有必要初始化*/
Node base[4000];
int result[100];/*存放结果的base数组下标号，逆序存放*/
int match()/*判断是否为目标*/
{
int i;
for(i=0;i<9;i++)
{
if(base[n-1].matrix[i]!=end[i])
{
return 0;
}
}
return 1;
}
void show()/*显示矩阵的内容*/
{
int i=1;
while(m>=0)
{
int mm=result[m];
//clrscr();
printf("\n\n\n 状态方格\t\t步骤 %d",i);
printf("\n\n\n\n\n\t\t\t%c\t%c\t%c\n",base[mm].matrix[0],base[mm].matrix[1],base[mm].matrix[2]);
printf("\n\n\t\t\t%c\t%c\t%c\n",base[mm].matrix[3],base[mm].matrix[4],base[mm].matrix[5]);
printf("\n\n\t\t\t%c\t%c\t%c\n",base[mm].matrix[6],base[mm].matrix[7],base[mm].matrix[8]);
//sleep(1);
m--;
i++;
}
}
void leave()/*推理成功后退出程序之前要执行的函数，主要作用是输出结果*/
{
n--;
while(base[n].father!=-1)
{
result[m]=n;
m++;
n=base[n].father;
}
result[m]=0;
result[m+1]='\0';
show();
//clrscr();
printf("\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\t\t\t搜索结束\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n");
getch();
//exit(0);
}
int left(int x)/*把下标为X的数组中的矩阵的空格左移*/
{
int i,j;
char ch;
for(i=0;i<9;i++)
{
if(base[x].matrix[i]==' ')
break;
}
if(i==0||i==3||i==6||i==9)
{
return 0;
}
for(j=0;j<9;j++)
{
base[n].matrix[j]=base[x].matrix[j];
}
ch=base[n].matrix[i-1];
base[n].matrix[i-1]=base[n].matrix[i];
base[n].matrix[i]=ch;
base[n].operate='R';
base[n].extend='Y';
base[n].father=x;
base[x].extend='N';
n++;
if(match(i))
leave();
return 1;
}
int right(int x)/*把下标为X的数组中的矩阵的空格右移*/
{
int i,j;
char ch;
for(i=0;i<9;i++)
{
if(base[x].matrix[i]==' ')
break;
}
if(i==2||i==5||i==8||i==9)
{
return 0;
}
for(j=0;j<9;j++)
{
base[n].matrix[j]=base[x].matrix[j];
}
ch=base[n].matrix[i+1];
base[n].matrix[i+1]=base[n].matrix[i];
base[n].matrix[i]=ch;
base[n].operate='L';
base[n].extend='Y';
base[n].father=x;
base[x].extend='N';
n++;
if(match(i))
leave();
return 1;
}
int up(int x)/*把下标为X的数组中的矩阵的空格上移*/
{
int i,j;
char ch;
for(i=0;i<9;i++)
{
if(base[x].matrix[i]==' ')
break;
}
if(i==0||i==1||i==2||i==9)
{
return 0;
}
for(j=0;j<9;j++)
{
base[n].matrix[j]=base[x].matrix[j];
}
ch=base[n].matrix[i-3];
base[n].matrix[i-3]=base[n].matrix[i];
base[n].matrix[i]=ch;
base[n].operate='D';
base[n].extend='Y';
base[n].father=x;
base[x].extend='N';
n++;
if(match(i))
leave();
return 1;
}
int down(int x)/*把下标为X的数组中的矩阵的空格下移*/
{
int i,j;
char ch;
for(i=0;i<9;i++)
{
if(base[x].matrix[i]==' ')
break;
}
if(i==6||i==7||i==8||i==9)
{
return 0;
}
for(j=0;j<9;j++)
{
base[n].matrix[j]=base[x].matrix[j];
}
ch=base[n].matrix[i+3];
base[n].matrix[i+3]=base[n].matrix[i];
base[n].matrix[i]=ch;
base[n].operate='U';
base[n].extend='Y';
base[n].father=x;
base[x].extend='N';
n++;
if(match(i))
leave();
return 1;
}
main()
{
int i;
char a[20],b[20];
n=1;
//textcolor(LIGHTGREEN);
//clrscr();
/*以下是输入初始和目标矩阵，并把输入的0转换为空格*/
printf("Please input the start 9 chars:");
scanf("%s",a);
printf("Please input the end 9 chars:");
scanf("%s",b);
for(i=0;i<9;i++)
{
if(a[i]=='0')
{
start[i]=' ';
continue;
}
if(b[i]=='0')
{
end[i]=' ';
continue;
}
start[i]=a[i];
end[i]=b[i];
}
start[9]='\0';
end[9]='\0';
for(i=0;i<9;i++)
{
base[0].matrix[i]=start[i];
}
base[0].operate='N';
base[0].extend='Y';
base[0].father=-1;
/*以上是为第一个base数组元素赋值*/
for(i=0;n<4000;i++)
{
if(base[i].extend=='Y')
{
if(base[i].operate=='L')
{
right(i);up(i);down(i);
}
if(base[i].operate=='R')
{
left(i);up(i);down(i);
}
if(base[i].operate=='U')
{
left(i);right(i);down(i);
}
if(base[i].operate=='D')
{
left(i);right(i);up(i);
}
if(base[i].operate=='N')
{
left(i);right(i);up(i);down(i);
}
}
}
}