Advertisement
ZivkicaI

ZMIJA

Jun 16th, 2019
433
0
Never
Not a member of Pastebin yet? Sign Up, it unlocks many cool features!
Python 22.80 KB | None | 0 0
  1. import bisect
  2. import sys
  3.  
  4. """
  5. Неинформирано пребарување во рамки на дрво.
  6. Во рамки на дрвото не разрешуваме јамки.
  7. """
  8.  
  9.  
  10. def tree_search(problem, fringe):
  11.     """ Пребарувај низ следбениците на даден проблем за да најдеш цел.
  12.  
  13.    :param problem: даден проблем
  14.    :param fringe:  празна редица (queue)
  15.    :return: Node
  16.    """
  17.     fringe.append(Node(problem.initial))
  18.     while fringe:
  19.         node = fringe.pop()
  20.         print(node.state)
  21.         if problem.goal_test(node.state):
  22.             return node
  23.         fringe.extend(node.expand(problem))
  24.     return None
  25.  
  26.  
  27. def breadth_first_tree_search(problem):
  28.     """Експандирај го прво најплиткиот јазол во пребарувачкото дрво.
  29.  
  30.    :param problem: даден проблем
  31.    :return: Node
  32.    """
  33.     return tree_search(problem, FIFOQueue())
  34.  
  35.  
  36. def depth_first_tree_search(problem):
  37.     """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкото дрво.
  38.  
  39.    :param problem:даден проблем
  40.    :return: Node
  41.    """
  42.     return tree_search(problem, Stack())
  43.  
  44.  
  45. """
  46. Неинформирано пребарување во рамки на граф
  47. Основната разлика е во тоа што овде не дозволуваме јамки,
  48. т.е. повторување на состојби
  49. """
  50.  
  51.  
  52. def graph_search(problem, fringe):
  53.     """Пребарувај низ следбениците на даден проблем за да најдеш цел.
  54.     Ако до дадена состојба стигнат два пата, употреби го најдобриот пат.
  55.  
  56.    :param problem: даден проблем
  57.    :param fringe: празна редица (queue)
  58.    :return: Node
  59.    """
  60.     closed = set()
  61.     fringe.append(Node(problem.initial))
  62.     while fringe:
  63.         node = fringe.pop()
  64.         if problem.goal_test(node.state):
  65.             return node
  66.         if node.state not in closed:
  67.             closed.add(node.state)
  68.             fringe.extend(node.expand(problem))
  69.     return None
  70.  
  71.  
  72. def breadth_first_graph_search(problem):
  73.     """Експандирај го прво најплиткиот јазол во пребарувачкиот граф.
  74.  
  75.    :param problem: даден проблем
  76.    :return: Node
  77.    """
  78.     return graph_search(problem, FIFOQueue())
  79.  
  80.  
  81. def depth_first_graph_search(problem):
  82.     """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкиот граф.
  83.  
  84.    :param problem: даден проблем
  85.    :return: Node
  86.    """
  87.     return graph_search(problem, Stack())
  88.  
  89.  
  90. def depth_limited_search(problem, limit=50):
  91.     def recursive_dls(node, problem, limit):
  92.         """Помошна функција за depth limited"""
  93.         cutoff_occurred = False
  94.         if problem.goal_test(node.state):
  95.             return node
  96.         elif node.depth == limit:
  97.             return 'cutoff'
  98.         else:
  99.             for successor in node.expand(problem):
  100.                 result = recursive_dls(successor, problem, limit)
  101.                 if result == 'cutoff':
  102.                     cutoff_occurred = True
  103.                 elif result is not None:
  104.                     return result
  105.         if cutoff_occurred:
  106.             return 'cutoff'
  107.         return None
  108.  
  109.     return recursive_dls(Node(problem.initial), problem, limit)
  110.  
  111.  
  112. def iterative_deepening_search(problem):
  113.     for depth in range(sys.maxsize):
  114.         result = depth_limited_search(problem, depth)
  115.         if result is not 'cutoff':
  116.             return result
  117.  
  118.  
  119. def uniform_cost_search(problem):
  120.     """Експандирај го прво јазолот со најниска цена во пребарувачкиот граф."""
  121.     return graph_search(problem, PriorityQueue(lambda a, b:
  122.                                                a.path_cost < b.path_cost))
  123.  
  124.  
  125. """
  126. Дефинирање на класа за структурата на проблемот кој ќе го решаваме со пребарување.
  127. Класата Problem е апстрактна класа од која правиме наследување за дефинирање на основните
  128. карактеристики на секој проблем што сакаме да го решиме
  129. """
  130.  
  131.  
  132. class Problem:
  133.     def __init__(self, initial, goal=None):
  134.         self.initial = initial
  135.         self.goal = goal
  136.  
  137.     def successor(self, state):
  138.         """За дадена состојба, врати речник од парови {акција : состојба}
  139.        достапни од оваа состојба. Ако има многу следбеници, употребете
  140.        итератор кој би ги генерирал следбениците еден по еден, наместо да
  141.        ги генерирате сите одеднаш.
  142.  
  143.        :param state: дадена состојба
  144.        :return:  речник од парови {акција : состојба} достапни од оваа
  145.                  состојба
  146.        :rtype: dict
  147.        """
  148.         raise NotImplementedError
  149.  
  150.     def actions(self, state):
  151.         """За дадена состојба state, врати листа од сите акции што може да
  152.        се применат над таа состојба
  153.  
  154.        :param state: дадена состојба
  155.        :return: листа на акции
  156.        :rtype: list
  157.        """
  158.         return self.successor(state).keys()
  159.  
  160.     def result(self, state, action):
  161.         """За дадена состојба state и акција action, врати ја состојбата
  162.        што се добива со примена на акцијата над состојбата
  163.  
  164.        :param state: дадена состојба
  165.        :param action: дадена акција
  166.        :return: резултантна состојба
  167.        """
  168.         possible = self.successor(state)
  169.         return possible[action]
  170.  
  171.     def goal_test(self, state):
  172.         """Врати True ако state е целна состојба. Даденава имплементација
  173.        на методот директно ја споредува state со self.goal, како што е
  174.        специфицирана во конструкторот. Имплементирајте го овој метод ако
  175.        проверката со една целна состојба self.goal не е доволна.
  176.  
  177.        :param state: дадена состојба
  178.        :return: дали дадената состојба е целна состојба
  179.        :rtype: bool
  180.        """
  181.         return state == self.goal
  182.  
  183.     def path_cost(self, c, state1, action, state2):
  184.         """Врати ја цената на решавачкиот пат кој пристигнува во состојбата
  185.        state2 од состојбата state1 преку акцијата action, претпоставувајќи
  186.        дека цената на патот до состојбата state1 е c. Ако проблемот е таков
  187.        што патот не е важен, оваа функција ќе ја разгледува само состојбата
  188.        state2. Ако патот е важен, ќе ја разгледува цената c и можеби и
  189.        state1 и action. Даденава имплементација му доделува цена 1 на секој
  190.        чекор од патот.
  191.  
  192.        :param c: цена на патот до состојбата state1
  193.        :param state1: дадена моментална состојба
  194.        :param action: акција која треба да се изврши
  195.        :param state2: состојба во која треба да се стигне
  196.        :return: цена на патот по извршување на акцијата
  197.        :rtype: float
  198.        """
  199.         return c + 1
  200.  
  201.     def value(self):
  202.         """За проблеми на оптимизација, секоја состојба си има вредност.
  203.        Hill-climbing и сличните алгоритми се обидуваат да ја максимизираат
  204.        оваа вредност.
  205.  
  206.        :return: вредност на состојба
  207.        :rtype: float
  208.        """
  209.         raise NotImplementedError
  210.  
  211.  
  212. """
  213. Дефинирање на класата за структурата на јазел од пребарување.
  214. Класата Node не се наследува
  215. """
  216.  
  217.  
  218. class Node:
  219.     def __init__(self, state, parent=None, action=None, path_cost=0):
  220.         """Креирај јазол од пребарувачкото дрво, добиен од parent со примена
  221.        на акцијата action
  222.  
  223.        :param state: моментална состојба (current state)
  224.        :param parent: родителска состојба (parent state)
  225.        :param action: акција (action)
  226.        :param path_cost: цена на патот (path cost)
  227.        """
  228.         self.state = state
  229.         self.parent = parent
  230.         self.action = action
  231.         self.path_cost = path_cost
  232.         self.depth = 0  # search depth
  233.         if parent:
  234.             self.depth = parent.depth + 1
  235.  
  236.     def __repr__(self):
  237.         return "<Node %s>" % (self.state,)
  238.  
  239.     def __lt__(self, node):
  240.         return self.state < node.state
  241.  
  242.     def expand(self, problem):
  243.         """Излистај ги јазлите достапни во еден чекор од овој јазол.
  244.  
  245.        :param problem: даден проблем
  246.        :return: листа на достапни јазли во еден чекор
  247.        :rtype: list(Node)
  248.        """
  249.         return [self.child_node(problem, action)
  250.                 for action in problem.actions(self.state)]
  251.  
  252.     def child_node(self, problem, action):
  253.         """Дете јазел
  254.  
  255.        :param problem: даден проблем
  256.        :param action: дадена акција
  257.        :return: достапен јазел според дадената акција
  258.        :rtype: Node
  259.        """
  260.         next_state = problem.result(self.state, action)
  261.         return Node(next_state, self, action,
  262.                     problem.path_cost(self.path_cost, self.state,
  263.                                       action, next_state))
  264.  
  265.     def solution(self):
  266.         """Врати ја секвенцата од акции за да се стигне од коренот до овој јазол.
  267.  
  268.        :return: секвенцата од акции
  269.        :rtype: list
  270.        """
  271.         return [node.action for node in self.path()[1:]]
  272.  
  273.     def solve(self):
  274.         """Врати ја секвенцата од состојби за да се стигне од коренот до овој јазол.
  275.  
  276.        :return: листа од состојби
  277.        :rtype: list
  278.        """
  279.         return [node.state for node in self.path()[0:]]
  280.  
  281.     def path(self):
  282.         """Врати ја листата од јазли што го формираат патот од коренот до овој јазол.
  283.  
  284.        :return: листа од јазли од патот
  285.        :rtype: list(Node)
  286.        """
  287.         x, result = self, []
  288.         while x:
  289.             result.append(x)
  290.             x = x.parent
  291.         result.reverse()
  292.         return result
  293.  
  294.     """Сакаме редицата од јазли кај breadth_first_search или
  295.    astar_search да не содржи состојби - дупликати, па јазлите што
  296.    содржат иста состојба ги третираме како исти. [Проблем: ова може
  297.    да не биде пожелно во други ситуации.]"""
  298.  
  299.     def __eq__(self, other):
  300.         return isinstance(other, Node) and self.state == other.state
  301.  
  302.     def __hash__(self):
  303.         return hash(self.state)
  304.  
  305.  
  306. """
  307. Дефинирање на помошни структури за чување на листата на генерирани, но непроверени јазли
  308. """
  309.  
  310.  
  311. class Queue:
  312.     """Queue е апстрактна класа / интерфејс. Постојат 3 типа:
  313.        Stack(): Last In First Out Queue (стек).
  314.        FIFOQueue(): First In First Out Queue (редица).
  315.        PriorityQueue(order, f): Queue во сортиран редослед (подразбирливо,од најмалиот кон
  316.                                 најголемиот јазол).
  317.    """
  318.  
  319.     def __init__(self):
  320.         raise NotImplementedError
  321.  
  322.     def append(self, item):
  323.         """Додади го елементот item во редицата
  324.  
  325.        :param item: даден елемент
  326.        :return: None
  327.        """
  328.         raise NotImplementedError
  329.  
  330.     def extend(self, items):
  331.         """Додади ги елементите items во редицата
  332.  
  333.        :param items: дадени елементи
  334.        :return: None
  335.        """
  336.         raise NotImplementedError
  337.  
  338.     def pop(self):
  339.         """Врати го првиот елемент од редицата
  340.  
  341.        :return: прв елемент
  342.        """
  343.         raise NotImplementedError
  344.  
  345.     def __len__(self):
  346.         """Врати го бројот на елементи во редицата
  347.  
  348.        :return: број на елементи во редицата
  349.        :rtype: int
  350.        """
  351.         raise NotImplementedError
  352.  
  353.     def __contains__(self, item):
  354.         """Проверка дали редицата го содржи елементот item
  355.  
  356.        :param item: даден елемент
  357.        :return: дали queue го содржи item
  358.        :rtype: bool
  359.        """
  360.         raise NotImplementedError
  361.  
  362.  
  363. class Stack(Queue):
  364.     """Last-In-First-Out Queue."""
  365.  
  366.     def __init__(self):
  367.         self.data = []
  368.  
  369.     def append(self, item):
  370.         self.data.append(item)
  371.  
  372.     def extend(self, items):
  373.         self.data.extend(items)
  374.  
  375.     def pop(self):
  376.         return self.data.pop()
  377.  
  378.     def __len__(self):
  379.         return len(self.data)
  380.  
  381.     def __contains__(self, item):
  382.         return item in self.data
  383.  
  384.  
  385. class FIFOQueue(Queue):
  386.     """First-In-First-Out Queue."""
  387.  
  388.     def __init__(self):
  389.         self.data = []
  390.  
  391.     def append(self, item):
  392.         self.data.append(item)
  393.  
  394.     def extend(self, items):
  395.         self.data.extend(items)
  396.  
  397.     def pop(self):
  398.         return self.data.pop(0)
  399.  
  400.     def __len__(self):
  401.         return len(self.data)
  402.  
  403.     def __contains__(self, item):
  404.         return item in self.data
  405.  
  406.  
  407. class PriorityQueue(Queue):
  408.     """Редица во која прво се враќа минималниот (или максималниот) елемент
  409.    (како што е определено со f и order). Оваа структура се користи кај
  410.    информирано пребарување"""
  411.     """"""
  412.  
  413.     def __init__(self, order=min, f=lambda x: x):
  414.         """
  415.        :param order: функција за подредување, ако order е min, се враќа елементот
  416.                      со минимална f(x); ако order е max, тогаш се враќа елементот
  417.                      со максимална f(x).
  418.        :param f: функција f(x)
  419.        """
  420.         assert order in [min, max]
  421.         self.data = []
  422.         self.order = order
  423.         self.f = f
  424.  
  425.     def append(self, item):
  426.         bisect.insort_right(self.data, (self.f(item), item))
  427.  
  428.     def extend(self, items):
  429.         for item in items:
  430.             bisect.insort_right(self.data, (self.f(item), item))
  431.  
  432.     def pop(self):
  433.         if self.order == min:
  434.             return self.data.pop(0)[1]
  435.         return self.data.pop()[1]
  436.  
  437.     def __len__(self):
  438.         return len(self.data)
  439.  
  440.     def __contains__(self, item):
  441.         return any(item == pair[1] for pair in self.data)
  442.  
  443.     def __getitem__(self, key):
  444.         for _, item in self.data:
  445.             if item == key:
  446.                 return item
  447.  
  448.     def __delitem__(self, key):
  449.         for i, (value, item) in enumerate(self.data):
  450.             if item == key:
  451.                 self.data.pop(i)
  452.  
  453.  
  454. def get_direction(current,new):
  455.     dirs = [(1,0),(0,1),(-1,0),(0,-1)]
  456.     if new == "SvrtiLevo":
  457.         return dirs[(dirs.index(current)+1)%4]
  458.     elif new == "SvrtiDesno":
  459.         return dirs[(dirs.index(current)-1)%4]
  460.     else:
  461.         return current
  462. def valid(state):
  463.     #newest
  464.     n_y = state[0][-1][0]
  465.     n_x = state[0][-1][1]
  466.     return n_y >= 0 and n_y < 10 and n_x >= 0 and n_x < 10 and  ((n_y,n_x) not in state[2]) and len(state[0]) == len(set(state[0]))
  467.  
  468.  
  469. class Zmija(Problem):
  470.     def __init__(self, initial, goal=None):
  471.         self.initial = initial
  472.         self.goal = goal
  473.  
  474.     def successor(self, state):
  475.         """За дадена состојба, врати речник од парови {акција : состојба}
  476.        достапни од оваа состојба. Ако има многу следбеници, употребете
  477.        итератор кој би ги генерирал следбениците еден по еден, наместо да
  478.        ги генерирате сите одеднаш.
  479.  
  480.        :param state: дадена состојба
  481.        :return:  речник од парови {акција : состојба} достапни од оваа
  482.                  состојба
  483.        :rtype: dict
  484.        """
  485.         successors = dict()
  486. # ProdolzhiPravo - змијата се придвижува за едно поле нанапред
  487. # SvrtiDesno - змијата се придвижува за едно поле на десно
  488. # SvrtiLevo - змијата се придвижува за едно поле на лево
  489.         dirs = "ProdolzhiPravo SvrtiDesno SvrtiLevo".split()
  490.         for d in dirs:
  491.             direction = get_direction(state[-1],d)
  492.             new_pos = tuple([state[0][-1][0] + direction[0], state[0][-1][1] + direction[1]])
  493.             if new_pos in state[1]:
  494.                 new_cords = tuple(list(state[0]) + [new_pos])
  495.                 new_green = list(state[1])
  496.                 new_green.remove(new_pos)
  497.                 new_green = tuple(new_green)
  498.                 successors[d] = tuple([new_cords,new_green,state[2],direction])
  499.             else:
  500.                 new_cords = tuple(list(state[0])[1:] + [new_pos])
  501.                 new_state = tuple([new_cords,state[1],state[2],direction])
  502.                 if valid(new_state):
  503.                     successors[d] = new_state
  504.         return successors
  505.  
  506.     def actions(self, state):
  507.         """За дадена состојба state, врати листа од сите акции што може да
  508.        се применат над таа состојба
  509.  
  510.        :param state: дадена состојба
  511.        :return: листа на акции
  512.        :rtype: list
  513.        """
  514.         return self.successor(state).keys()
  515.  
  516.     def result(self, state, action):
  517.         """За дадена состојба state и акција action, врати ја состојбата
  518.        што се добива со примена на акцијата над состојбата
  519.  
  520.        :param state: дадена состојба
  521.        :param action: дадена акција
  522.        :return: резултантна состојба
  523.        """
  524.         possible = self.successor(state)
  525.         return possible[action]
  526.  
  527.     def goal_test(self, state):
  528.         """Врати True ако state е целна состојба. Даденава имплементација
  529.        на методот директно ја споредува state со self.goal, како што е
  530.        специфицирана во конструкторот. Имплементирајте го овој метод ако
  531.        проверката со една целна состојба self.goal не е доволна.
  532.  
  533.        :param state: дадена состојба
  534.        :return: дали дадената состојба е целна состојба
  535.        :rtype: bool
  536.        """
  537.         return len(state[1]) == 0
  538.  
  539.     def path_cost(self, c, state1, action, state2):
  540.         """Врати ја цената на решавачкиот пат кој пристигнува во состојбата
  541.        state2 од состојбата state1 преку акцијата action, претпоставувајќи
  542.        дека цената на патот до состојбата state1 е c. Ако проблемот е таков
  543.        што патот не е важен, оваа функција ќе ја разгледува само состојбата
  544.        state2. Ако патот е важен, ќе ја разгледува цената c и можеби и
  545.        state1 и action. Даденава имплементација му доделува цена 1 на секој
  546.        чекор од патот.
  547.  
  548.        :param c: цена на патот до состојбата state1
  549.        :param state1: дадена моментална состојба
  550.        :param action: акција која треба да се изврши
  551.        :param state2: состојба во која треба да се стигне
  552.        :return: цена на патот по извршување на акцијата
  553.        :rtype: float
  554.        """
  555.         return c + 1
  556.  
  557.     def value(self):
  558.         """За проблеми на оптимизација, секоја состојба си има вредност. 
  559.        Hill-climbing и сличните алгоритми се обидуваат да ја максимизираат
  560.        оваа вредност.
  561.  
  562.        :return: вредност на состојба
  563.        :rtype: float
  564.        """
  565.         raise NotImplementedError
  566.        
  567.  
  568. if __name__ == '__main__':
  569.     n = int(input())
  570.     zeleni_jabolki = [tuple(map(int, input().split(','))) for _ in range(n)]
  571.     m = int(input())
  572.     crveni_jabolki = [tuple(map(int, input().split(','))) for _ in range(m)]
  573.     # initial = ((current snake coordinates),(green apples),(tuple od red apples),momentalna nasoka)
  574.     initial = tuple([tuple([(0,0),(1,0),(2,0)]),tuple(zeleni_jabolki),tuple(crveni_jabolki),(1,0)])
  575.     test = Zmija(initial)
  576.     ans1 = breadth_first_graph_search(test)
  577.     print(ans1.solution())
Advertisement
Add Comment
Please, Sign In to add comment
Advertisement