人工智能-实验四-城市交通图的代价树深度优先搜索

实 验 报 告 4一、实验目的：掌握深度优先搜索求解算法的基本思想。二、实验要求：用C语言实现城市交通图的代价树深度优先搜索求解三、实验语言环境：C语言四、设计思路：解法：采用 代价树的深度优先搜索理论： 1. 首先根据交通图，画出代价图代价图 2. 开始搜索 open表存放刚刚生成的节点。 closed表存放将要扩展的节点或已经扩展过的节点。背景：如图是5城市之间交通路线图，A城市是出发地，E城市是目的地，两城市间的交通费用(代价)如图中数字所示，求从A到E的最小费用路线。 解法：采用 代价树的广度优先搜索 理论： 1. 首先根据交通图，画出代价图 代价图 如图 2. 开始搜索 oepn表存放刚刚生成的节点。 closed表存放将要扩展的节点或已经扩展过的节点。 open表结构： 代价|节点|父节点 closed表结构： 序号|节点|父节点 1) 把A放入 open表 open表： 0| A | 0 Closed表： 空 2) 把A从open表放入closed表 open表： 空 closed表： 1 | A | 0 3) 扩展A，得C1，B1，放入open表 C1的代价：3 B1的代价：4 Open表： 3 | C1 | A 4 | B1 | A closed表： 1 | A | 0 4 | B1 | A closed表： 1 | A | 0 2 | C1 | A C1不是目标节点，于是继续扩展 5) 把C1扩展得到 D1，放入open表 D1的代价：3+2=5 B1的代价：4 open表： 4 | B1 | A 5 | D1 | C1 closed表： 1 | A | 0 2 | C1 | A 6) 把B1从open放入closed表 open表： 5 | D1 | C1 closed表： 1 | A | 0 2 | C1 | A 3 | B1 | A B1不是目标节点，于是继续扩展 7) 扩展B1得D2，E1，放入Open表 D2的代价：4+4=8 E1的代价：4+5=9 open表： 5 | D1 | C1 8 | D2 | B1 9 | E1 | B1 closed表： 1 | A | 0 2 | C1 | A 3 | B1 | A 8) 把D1从open表放入closed表 open表： 8 | D2 | B1 9 | E1 | B1 closed表： 1 | A | 0 2 | C1 | A 3 | B1 | A 4 | D1 | C1 D1不是目标节点，于是继续扩展 9) 把D1扩展得到E2，B2，放入open表 E2的代价：3+2+3=8 B2的代价：3+2+4=9 D2的代价：8 E1的代价：9 open表： 8 | E2 | D1 8 | D2 | B1 9 | B2 | D1 9 | E1 | B1 closed表： 1 | A | 0 2 | C1 | A 3 | B1 | A 4 | D1 | C1 10) 把E2从open表放入closed表 open表： 8 | D2 | B1 9 | B2 | D1 9 | E1 | B1 closed表： 1 | A | 0 2 | C1 | A 3 | B1 | A 4 | D1 | C1 5 | E2 | D1 E2 是目标节点，搜索结束。 则搜索路径 A - C1 - D1 -E2 即：A - C - D - E 五、实验代码：#include #include #define INF 32767 /*INF表示*/typedef int InfoType;typedef char Vertex;#defineMAXV 6 /*最大顶点个数*/*以下定义邻接矩阵类型*/typedef struct /*图的定义*/ InfoType edgesMAXVMAXV; /*邻接矩阵*/ int n,e; /*顶点数，弧数*/Vertex vexsMAXV; /*存放顶点信息*/ MGraph;/*图的邻接矩阵类型*/*以下定义邻接表类型*/typedef struct ANode /*弧的结点结构类型*/int adjvex; /*该弧的终点位置*/ struct ANode *nextarc; /*指向下一条弧的指针*/ InfoType info; /*该弧的相关信息,这里用于存放权值*/ ArcNode;typedef struct Vnode /*邻接表头结点的类型*/Vertex data; /*顶点信息*/ ArcNode *firstarc; /*指向第一条弧*/ VNode;typedef VNode AdjListMAXV;/*AdjList是邻接表类型*/typedef struct AdjList adjlist; /*邻接表*/ int n,e; /*图中顶点数n和边数e*/ ALGraph; /*图的邻接表类型*/typedef struct char vi,vj; int info;etype;typedef struct CLOSEDListint id; /记住矢量int datan;int cost;int dad;/记住父节点 回溯用closed; /open表和close表都用这个类型void MatToList(MGraph g,ALGraph *&G)/*将邻接矩阵g转换成邻接表G*/int i,j,n=g.n;ArcNode *p;G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph);for (i=0;iadjlisti.firstarc=NULL;G-adjlisti.data=g.vexsi;for (i=0;i=0;j-)if (g.edgesij!=INF) p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode);p-adjvex=j;p-info=g.edgesij;p-nextarc=G-adjlisti.firstarc;G-adjlisti.firstarc=p;G-n=n;G-e=g.e;void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g)/*将邻接表G转换成邻接矩阵g*/int i,j,n=G-n;ArcNode *p;for(i=0;in;i+)for(j=0;jn;j+)g.edgesij=INF;for (i=0;iadjlisti.data;p=G-adjlisti.firstarc; while (p!=NULL) g.edgesip-adjvex=p-info; p=p-nextarc;g.n=n;g.e=G-e;void DispMat(MGraph g)/*输出邻接矩阵g*/int i,j;for (i=0;ig.n;i+)for (j=0;jg.n;j+)if (g.edgesij=INF)printf(%3s,);elseprintf(%3d,g.edgesij);printf(n);void DispAdj(ALGraph *G)/*输出邻接表G*/int i;ArcNode *p;for (i=0;in;i+)p=G-adjlisti.firstarc; printf(n%3d %c : ,i,G-adjlisti.data );while (p!=NULL)printf(-%d(%d),p-adjvex,p-info);p=p-nextarc;printf(n);void creatmat(MGraph &g,char vex,int n,etype edge,int e)/建立邻接矩阵g.n=n;g.e=e; int k,i,j;for(k=0;kn;k+) g.vexsk=vexk; for(i=0;in;i+)for(j=0;jn;j+)g.edgesij=INF;for(k=0;kn=n;G-e=e;int k,i,j;for (i=0;iadjlisti.firstarc=NULL;G-adjlisti.data=vexi;for(k=0;kadjlisti.data !=edgek.vi) i+; j=0; while(G-adjlistj.data !=edgek.vj) j+; p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode); p-adjvex=j; p-info=; p-nextarc=G-adjlisti.firstarc; G-adjlisti.firstarc=p; p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode); p-adjvex=i; p-info=; p-nextarc=G-adjlistj.firstarc; G-adjlistj.firstarc=p;/char dfsv10;char bfsv10;int k;int visited10;/*void DFS(ALGraph *G,int v)/深度优先遍历 ArcNode *p; int w; dfsvk=G-adjlistv.data;k+; visitedv=1; p=G-adjlistv.firstarc; while(p!=NULL) w=p-adjvex; if(visitedw=0) DFS(G,w); p=p-nextarc; */*void BFS(ALGraph *G,int v,int dest) /广度优先搜索,v是出发结点序号，dest是目标节点序号closed op20;/定义open表大小closed cl20; /定义closed表大小 int front,rear; /定义指针 int crear=-1; int cost=0; /定义费用变量 ArcNode *p; front=rear=-1; k=0; rear+; oprear.id=0; oprear.datan=0; oprear.cost=0; oprear.dad=-1; while(frontadjlistii.data;ii=clii.dad;to+;for(int j=to-1;j=0;j-)printf(%c-,toprtj);printf(%cn,G-adjlistclcrear.datan.data);/printf(Least cost: %dnn,clcrear.cost);return;p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode); p=G-adjlistclcrear.datan.firstarc; /first tobe 扩展结点 while(p!=NULL) /若不是目标节点，则对其扩展，并将扩展结果放入open表表尾部 rear+;oprear.id=rear; /open新节点位置oprear.dad=crear; /记录父节点在close表中的位置，方便后来回溯oprear.datan=p-adjvex; /是哪个字符，即位置oprear.cost=clcrear.cost+p-info;/计算费用p=p-nextarc; int i=rear,j;bool exchange=true; /将open表在所有待扩展范围内全排序，代价小的在上面。排序方法：冒泡closed temp;while(exchange) exchange=false; for(j=front+1;ji;j+) if( opj.costopj.cost) temp=opj+1;opj+1=opj;opj=temp;exchange=true; i-; /*/以下为主函数；void main()MGraph g;char vex=abcde; etype edge=a,b,4, a,c,