Advertisement
fensa08

Untitled

Sep 6th, 2020
354
0
Never
Not a member of Pastebin yet? Sign Up, it unlocks many cool features!
text 21.10 KB | None | 0 0
  1. import sys
  2.  
  3. """
  4. Неинформирано пребарување во рамки на дрво.
  5. Во рамки на дрвото не разрешуваме јамки.
  6. """
  7.  
  8.  
  9. def tree_search(problem, fringe):
  10. """ Пребарувај низ следбениците на даден проблем за да најдеш цел.
  11.  
  12. :param problem: даден проблем
  13. :type problem: Problem
  14. :param fringe: празна редица (queue)
  15. :type fringe: FIFOQueue or Stack or PriorityQueue
  16. :return: Node or None
  17. :rtype: Node
  18. """
  19. fringe.append(Node(problem.initial))
  20. while fringe:
  21. node = fringe.pop()
  22. print(node.state)
  23. if problem.goal_test(node.state):
  24. return node
  25. fringe.extend(node.expand(problem))
  26. return None
  27.  
  28.  
  29. def breadth_first_tree_search(problem):
  30. """Експандирај го прво најплиткиот јазол во пребарувачкото дрво.
  31.  
  32. :param problem: даден проблем
  33. :type problem: Problem
  34. :return: Node or None
  35. :rtype: Node
  36. """
  37. return tree_search(problem, FIFOQueue())
  38.  
  39.  
  40. def depth_first_tree_search(problem):
  41. """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкото дрво.
  42.  
  43. :param problem: даден проблем
  44. :type problem: Problem
  45. :return: Node or None
  46. :rtype: Node
  47. """
  48. return tree_search(problem, Stack())
  49.  
  50.  
  51. """
  52. Неинформирано пребарување во рамки на граф
  53. Основната разлика е во тоа што овде не дозволуваме јамки,
  54. т.е. повторување на состојби
  55. """
  56.  
  57.  
  58. def graph_search(problem, fringe):
  59. """Пребарувај низ следбениците на даден проблем за да најдеш цел.
  60. Ако до дадена состојба стигнат два пата, употреби го најдобриот пат.
  61.  
  62. :param problem: даден проблем
  63. :type problem: Problem
  64. :param fringe: празна редица (queue)
  65. :type fringe: FIFOQueue or Stack or PriorityQueue
  66. :return: Node or None
  67. :rtype: Node
  68. """
  69. closed = set()
  70. fringe.append(Node(problem.initial))
  71. while fringe:
  72. node = fringe.pop()
  73. if problem.goal_test(node.state):
  74. return node
  75. if node.state not in closed:
  76. closed.add(node.state)
  77. fringe.extend(node.expand(problem))
  78. return None
  79.  
  80.  
  81. def breadth_first_graph_search(problem):
  82. """Експандирај го прво најплиткиот јазол во пребарувачкиот граф.
  83.  
  84. :param problem: даден проблем
  85. :type problem: Problem
  86. :return: Node or None
  87. :rtype: Node
  88. """
  89. return graph_search(problem, FIFOQueue())
  90.  
  91.  
  92. def depth_first_graph_search(problem):
  93. """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкиот граф.
  94.  
  95. :param problem: даден проблем
  96. :type problem: Problem
  97. :return: Node or None
  98. :rtype: Node
  99. """
  100. return graph_search(problem, Stack())
  101.  
  102.  
  103. def depth_limited_search(problem, limit=50):
  104. """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкиот граф
  105. со ограничена длабочина.
  106.  
  107. :param problem: даден проблем
  108. :type problem: Problem
  109. :param limit: лимит за длабочината
  110. :type limit: int
  111. :return: Node or None
  112. :rtype: Node
  113. """
  114.  
  115. def recursive_dls(node, problem, limit):
  116. """Помошна функција за depth limited"""
  117. cutoff_occurred = False
  118. if problem.goal_test(node.state):
  119. return node
  120. elif node.depth == limit:
  121. return 'cutoff'
  122. else:
  123. for successor in node.expand(problem):
  124. result = recursive_dls(successor, problem, limit)
  125. if result == 'cutoff':
  126. cutoff_occurred = True
  127. elif result is not None:
  128. return result
  129. if cutoff_occurred:
  130. return 'cutoff'
  131. return None
  132.  
  133. return recursive_dls(Node(problem.initial), problem, limit)
  134.  
  135.  
  136. def iterative_deepening_search(problem):
  137. """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкиот граф
  138. со ограничена длабочина, со итеративно зголемување на длабочината.
  139.  
  140. :param problem: даден проблем
  141. :type problem: Problem
  142. :return: Node or None
  143. :rtype: Node
  144. """
  145. for depth in range(sys.maxsize):
  146. result = depth_limited_search(problem, depth)
  147. if result is not 'cutoff':
  148. return result
  149.  
  150.  
  151. def uniform_cost_search(problem):
  152. """Експандирај го прво јазолот со најниска цена во пребарувачкиот граф.
  153.  
  154. :param problem: даден проблем
  155. :type problem: Problem
  156. :return: Node or None
  157. :rtype: Node
  158. """
  159. return graph_search(problem, PriorityQueue(min, lambda a: a.path_cost))
  160.  
  161.  
  162. import bisect
  163.  
  164. """
  165. Дефинирање на класа за структурата на проблемот кој ќе го решаваме со пребарување.
  166. Класата Problem е апстрактна класа од која правиме наследување за дефинирање на основните
  167. карактеристики на секој проблем што сакаме да го решиме
  168. """
  169.  
  170.  
  171. class Problem:
  172. def __init__(self, initial, goal=None):
  173. self.initial = initial
  174. self.goal = goal
  175.  
  176. def successor(self, state):
  177. """За дадена состојба, врати речник од парови {акција : состојба}
  178. достапни од оваа состојба. Ако има многу следбеници, употребете
  179. итератор кој би ги генерирал следбениците еден по еден, наместо да
  180. ги генерирате сите одеднаш.
  181.  
  182. :param state: дадена состојба
  183. :return: речник од парови {акција : состојба} достапни од оваа
  184. состојба
  185. :rtype: dict
  186. """
  187. raise NotImplementedError
  188.  
  189. def actions(self, state):
  190. """За дадена состојба state, врати листа од сите акции што може да
  191. се применат над таа состојба
  192.  
  193. :param state: дадена состојба
  194. :return: листа на акции
  195. :rtype: list
  196. """
  197. raise NotImplementedError
  198.  
  199. def result(self, state, action):
  200. """За дадена состојба state и акција action, врати ја состојбата
  201. што се добива со примена на акцијата над состојбата
  202.  
  203. :param state: дадена состојба
  204. :param action: дадена акција
  205. :return: резултантна состојба
  206. """
  207. raise NotImplementedError
  208.  
  209. def goal_test(self, state):
  210. """Врати True ако state е целна состојба. Даденава имплементација
  211. на методот директно ја споредува state со self.goal, како што е
  212. специфицирана во конструкторот. Имплементирајте го овој метод ако
  213. проверката со една целна состојба self.goal не е доволна.
  214.  
  215. :param state: дадена состојба
  216. :return: дали дадената состојба е целна состојба
  217. :rtype: bool
  218. """
  219. return state == self.goal
  220.  
  221. def path_cost(self, c, state1, action, state2):
  222. """Врати ја цената на решавачкиот пат кој пристигнува во состојбата
  223. state2 од состојбата state1 преку акцијата action, претпоставувајќи
  224. дека цената на патот до состојбата state1 е c. Ако проблемот е таков
  225. што патот не е важен, оваа функција ќе ја разгледува само состојбата
  226. state2. Ако патот е важен, ќе ја разгледува цената c и можеби и
  227. state1 и action. Даденава имплементација му доделува цена 1 на секој
  228. чекор од патот.
  229.  
  230. :param c: цена на патот до состојбата state1
  231. :param state1: дадена моментална состојба
  232. :param action: акција која треба да се изврши
  233. :param state2: состојба во која треба да се стигне
  234. :return: цена на патот по извршување на акцијата
  235. :rtype: float
  236. """
  237. return c + 1
  238.  
  239. def value(self):
  240. """За проблеми на оптимизација, секоја состојба си има вредност.
  241. Hill-climbing и сличните алгоритми се обидуваат да ја максимизираат
  242. оваа вредност.
  243.  
  244. :return: вредност на состојба
  245. :rtype: float
  246. """
  247. raise NotImplementedError
  248.  
  249.  
  250. """
  251. Дефинирање на класата за структурата на јазел од пребарување.
  252. Класата Node не се наследува
  253. """
  254.  
  255.  
  256. class Node:
  257. def __init__(self, state, parent=None, action=None, path_cost=0):
  258. """Креирај јазол од пребарувачкото дрво, добиен од parent со примена
  259. на акцијата action
  260.  
  261. :param state: моментална состојба (current state)
  262. :param parent: родителска состојба (parent state)
  263. :param action: акција (action)
  264. :param path_cost: цена на патот (path cost)
  265. """
  266. self.state = state
  267. self.parent = parent
  268. self.action = action
  269. self.path_cost = path_cost
  270. self.depth = 0 # search depth
  271. if parent:
  272. self.depth = parent.depth + 1
  273.  
  274. def __repr__(self):
  275. return "<Node %s>" % (self.state,)
  276.  
  277. def __lt__(self, node):
  278. return self.state < node.state
  279.  
  280. def expand(self, problem):
  281. """Излистај ги јазлите достапни во еден чекор од овој јазол.
  282.  
  283. :param problem: даден проблем
  284. :return: листа на достапни јазли во еден чекор
  285. :rtype: list(Node)
  286. """
  287.  
  288. return [self.child_node(problem, action)
  289. for action in problem.actions(self.state)]
  290.  
  291. def child_node(self, problem, action):
  292. """Дете јазел
  293.  
  294. :param problem: даден проблем
  295. :param action: дадена акција
  296. :return: достапен јазел според дадената акција
  297. :rtype: Node
  298. """
  299. next_state = problem.result(self.state, action)
  300. return Node(next_state, self, action,
  301. problem.path_cost(self.path_cost, self.state,
  302. action, next_state))
  303.  
  304. def solution(self):
  305. """Врати ја секвенцата од акции за да се стигне од коренот до овој јазол.
  306.  
  307. :return: секвенцата од акции
  308. :rtype: list
  309. """
  310. return [node.action for node in self.path()[1:]]
  311.  
  312. def solve(self):
  313. """Врати ја секвенцата од состојби за да се стигне од коренот до овој јазол.
  314.  
  315. :return: листа од состојби
  316. :rtype: list
  317. """
  318. return [node.state for node in self.path()[0:]]
  319.  
  320. def path(self):
  321. """Врати ја листата од јазли што го формираат патот од коренот до овој јазол.
  322.  
  323. :return: листа од јазли од патот
  324. :rtype: list(Node)
  325. """
  326. x, result = self, []
  327. while x:
  328. result.append(x)
  329. x = x.parent
  330. result.reverse()
  331. return result
  332.  
  333. """Сакаме редицата од јазли кај breadth_first_search или
  334. astar_search да не содржи состојби - дупликати, па јазлите што
  335. содржат иста состојба ги третираме како исти. [Проблем: ова може
  336. да не биде пожелно во други ситуации.]"""
  337.  
  338. def __eq__(self, other):
  339. return isinstance(other, Node) and self.state == other.state
  340.  
  341. def __hash__(self):
  342. return hash(self.state)
  343.  
  344.  
  345. """
  346. Дефинирање на помошни структури за чување на листата на генерирани, но непроверени јазли
  347. """
  348.  
  349.  
  350. class Queue:
  351. """Queue е апстрактна класа / интерфејс. Постојат 3 типа:
  352. Stack(): Last In First Out Queue (стек).
  353. FIFOQueue(): First In First Out Queue (редица).
  354. PriorityQueue(order, f): Queue во сортиран редослед (подразбирливо,од најмалиот кон
  355. најголемиот јазол).
  356. """
  357.  
  358. def __init__(self):
  359. raise NotImplementedError
  360.  
  361. def append(self, item):
  362. """Додади го елементот item во редицата
  363.  
  364. :param item: даден елемент
  365. :return: None
  366. """
  367. raise NotImplementedError
  368.  
  369. def extend(self, items):
  370. """Додади ги елементите items во редицата
  371.  
  372. :param items: дадени елементи
  373. :return: None
  374. """
  375. raise NotImplementedError
  376.  
  377. def pop(self):
  378. """Врати го првиот елемент од редицата
  379.  
  380. :return: прв елемент
  381. """
  382. raise NotImplementedError
  383.  
  384. def __len__(self):
  385. """Врати го бројот на елементи во редицата
  386.  
  387. :return: број на елементи во редицата
  388. :rtype: int
  389. """
  390. raise NotImplementedError
  391.  
  392. def __contains__(self, item):
  393. """Проверка дали редицата го содржи елементот item
  394.  
  395. :param item: даден елемент
  396. :return: дали queue го содржи item
  397. :rtype: bool
  398. """
  399. raise NotImplementedError
  400.  
  401.  
  402. class Stack(Queue):
  403. """Last-In-First-Out Queue."""
  404.  
  405. def __init__(self):
  406. self.data = []
  407.  
  408. def append(self, item):
  409. self.data.append(item)
  410.  
  411. def extend(self, items):
  412. self.data.extend(items)
  413.  
  414. def pop(self):
  415. return self.data.pop()
  416.  
  417. def __len__(self):
  418. return len(self.data)
  419.  
  420. def __contains__(self, item):
  421. return item in self.data
  422.  
  423.  
  424. class FIFOQueue(Queue):
  425. """First-In-First-Out Queue."""
  426.  
  427. def __init__(self):
  428. self.data = []
  429.  
  430. def append(self, item):
  431. self.data.append(item)
  432.  
  433. def extend(self, items):
  434. self.data.extend(items)
  435.  
  436. def pop(self):
  437. return self.data.pop(0)
  438.  
  439. def __len__(self):
  440. return len(self.data)
  441.  
  442. def __contains__(self, item):
  443. return item in self.data
  444.  
  445.  
  446. class PriorityQueue(Queue):
  447. """Редица во која прво се враќа минималниот (или максималниот) елемент
  448. (како што е определено со f и order). Оваа структура се користи кај
  449. информирано пребарување"""
  450. """"""
  451.  
  452. def __init__(self, order=min, f=lambda x: x):
  453. """
  454. :param order: функција за подредување, ако order е min, се враќа елементот
  455. со минимална f(x); ако order е max, тогаш се враќа елементот
  456. со максимална f(x).
  457. :param f: функција f(x)
  458. """
  459. assert order in [min, max]
  460. self.data = []
  461. self.order = order
  462. self.f = f
  463.  
  464. def append(self, item):
  465. bisect.insort_right(self.data, (self.f(item), item))
  466.  
  467. def extend(self, items):
  468. for item in items:
  469. bisect.insort_right(self.data, (self.f(item), item))
  470.  
  471. def pop(self):
  472. if self.order == min:
  473. return self.data.pop(0)[1]
  474. return self.data.pop()[1]
  475.  
  476. def __len__(self):
  477. return len(self.data)
  478.  
  479. def __contains__(self, item):
  480. return any(item == pair[1] for pair in self.data)
  481.  
  482. def __getitem__(self, key):
  483. for _, item in self.data:
  484. if item == key:
  485. return item
  486.  
  487. def __delitem__(self, key):
  488. for i, (value, item) in enumerate(self.data):
  489. if item == key:
  490. self.data.pop(i)
  491.  
  492.  
  493. # i e index. Ako ima problem, vrati star state
  494. def desno_ednas(i, brojdiskovi, lenta):
  495. lenta_new = list(lenta)
  496. state_new = [tuple(lenta), brojdiskovi]
  497.  
  498. if i < len(lenta)-1 and lenta[i + 1] == "*":
  499. lenta_new[i + 1] = lenta_new[i]
  500. lenta_new[i] = "*"
  501. state_new = [tuple(lenta_new), brojdiskovi]
  502.  
  503. return tuple(state_new)
  504.  
  505.  
  506. def desno_dvapati(i, brojdiskovi, lenta):
  507. lenta_new = list(lenta)
  508. state_new = [tuple(lenta), brojdiskovi]
  509.  
  510. if i + 2 < len(lenta) and lenta_new[i + 2] == "*" and lenta_new[i+1] != "*":
  511. lenta_new[i + 2] = lenta_new[i]
  512. lenta_new[i] = "*"
  513. state_new = [tuple(lenta_new), brojdiskovi]
  514. return tuple(state_new)
  515.  
  516.  
  517. def levo_ednas(i, brojdiskovi, lenta):
  518. lenta_new = list(lenta)
  519. state_new = [tuple(lenta), brojdiskovi]
  520.  
  521. if i > 0 and lenta[i - 1] == "*":
  522. lenta_new[i - 1] = lenta_new[i]
  523. lenta_new[i] = "*"
  524. state_new = [tuple(lenta_new), brojdiskovi]
  525.  
  526. return tuple(state_new)
  527.  
  528.  
  529. def levo_dvapati(i, bd, lenta):
  530. lenta_new = list(lenta)
  531. state_new = [tuple(lenta), bd]
  532.  
  533. if i - 1 > 0 and lenta[i - 2] == "*" and lenta[i-1] != "*":
  534. lenta_new[i - 2] = lenta_new[i]
  535. lenta_new[i] = "*"
  536. state_new = [tuple(lenta_new), bd]
  537. return tuple(state_new)
  538.  
  539.  
  540. class Diskovi(Problem):
  541.  
  542. def __init__(self, initial, goal=None):
  543. super().__init__(initial, goal)
  544.  
  545. # STATE: (LENTA, BRDISKOVI)
  546. def successor(self, state):
  547.  
  548. successors = dict()
  549.  
  550. brdiskovi = int(state[1])
  551. lenta = state[0]
  552.  
  553. for i in range(0, len(lenta)):
  554. if(lenta[i] != "*"):
  555. # D1
  556. state_new = desno_ednas(i, brdiskovi, lenta)
  557. if state_new != state:
  558. successors["D1: Disk " + str(lenta[i])] = state_new
  559.  
  560. # D2
  561. state_new = desno_dvapati(i, brdiskovi, lenta)
  562. if state_new != state:
  563. successors["D2: Disk " + str(lenta[i])] = state_new
  564.  
  565. # L1
  566. state_new = levo_ednas(i, brdiskovi, lenta)
  567. if state_new != state:
  568. successors["L1: Disk " + str(lenta[i])] = state_new
  569.  
  570. # L2
  571. state_new = levo_dvapati(i, brdiskovi, lenta)
  572. if state_new != state:
  573. successors["L2: Disk " + str(lenta[i])] = state_new
  574.  
  575. return successors
  576.  
  577.  
  578. def result(self, state, action):
  579. return self.successor(state)[action]
  580.  
  581. def actions(self, state):
  582. return self.successor(state).keys()
  583.  
  584. def goal_test(self, state):
  585. # todo Change IT
  586. lenta = list(state[0])
  587.  
  588. brd = int(state[1])
  589. for i in range(1,brd+1):
  590. if lenta[-i] == "*":
  591. return False
  592. elif i != int(lenta[-i]):
  593. return False
  594.  
  595. return True
  596.  
  597.  
  598. if __name__ == "__main__":
  599. brdiskovi = int(input())
  600. dolzinaLenat = int(input())
  601.  
  602. lenta = []
  603. for i in range(1, dolzinaLenat + 1):
  604. if i <= brdiskovi:
  605. lenta.append(i)
  606. else:
  607. lenta.append("*")
  608.  
  609. lenta = tuple(lenta)
  610. initial = (lenta, brdiskovi)
  611. disk = Diskovi(initial)
  612. print(breadth_first_graph_search(disk).solution())
  613.  
  614.  
Advertisement
Add Comment
Please, Sign In to add comment
Advertisement