Advertisement
Guest User

dasdasd

a guest
Apr 4th, 2020
441
0
Never
Not a member of Pastebin yet? Sign Up, it unlocks many cool features!
Python 23.89 KB | None | 0 0
  1. import bisect
  2. import sys
  3.  
  4.  
  5. """
  6. Дефинирање на класа за структурата на проблемот кој ќе го решаваме со пребарување.
  7. Класата Problem е апстрактна класа од која правиме наследување за дефинирање на основните
  8. карактеристики на секој проблем што сакаме да го решиме
  9. """
  10.  
  11.  
  12. class Problem:
  13.     def __init__(self, initial, goal=None):
  14.         self.initial = initial
  15.         self.goal = goal
  16.  
  17.     def successor(self, state):
  18.         """За дадена состојба, врати речник од парови {акција : состојба}
  19.        достапни од оваа состојба. Ако има многу следбеници, употребете
  20.        итератор кој би ги генерирал следбениците еден по еден, наместо да
  21.        ги генерирате сите одеднаш.
  22.  
  23.        :param state: дадена состојба
  24.        :return:  речник од парови {акција : состојба} достапни од оваа
  25.                  состојба
  26.        :rtype: dict
  27.        """
  28.         raise NotImplementedError
  29.  
  30.     def actions(self, state):
  31.         """За дадена состојба state, врати листа од сите акции што може да
  32.        се применат над таа состојба
  33.  
  34.        :param state: дадена состојба
  35.        :return: листа на акции
  36.        :rtype: list
  37.        """
  38.         raise NotImplementedError
  39.  
  40.     def result(self, state, action):
  41.         """За дадена состојба state и акција action, врати ја состојбата
  42.        што се добива со примена на акцијата над состојбата
  43.  
  44.        :param state: дадена состојба
  45.        :param action: дадена акција
  46.        :return: резултантна состојба
  47.        """
  48.         raise NotImplementedError
  49.  
  50.     def goal_test(self, state):
  51.         """Врати True ако state е целна состојба. Даденава имплементација
  52.        на методот директно ја споредува state со self.goal, како што е
  53.        специфицирана во конструкторот. Имплементирајте го овој метод ако
  54.        проверката со една целна состојба self.goal не е доволна.
  55.  
  56.        :param state: дадена состојба
  57.        :return: дали дадената состојба е целна состојба
  58.        :rtype: bool
  59.        """
  60.         return state == self.goal
  61.  
  62.     def path_cost(self, c, state1, action, state2):
  63.         """Врати ја цената на решавачкиот пат кој пристигнува во состојбата
  64.        state2 од состојбата state1 преку акцијата action, претпоставувајќи
  65.        дека цената на патот до состојбата state1 е c. Ако проблемот е таков
  66.        што патот не е важен, оваа функција ќе ја разгледува само состојбата
  67.        state2. Ако патот е важен, ќе ја разгледува цената c и можеби и
  68.        state1 и action. Даденава имплементација му доделува цена 1 на секој
  69.        чекор од патот.
  70.  
  71.        :param c: цена на патот до состојбата state1
  72.        :param state1: дадена моментална состојба
  73.        :param action: акција која треба да се изврши
  74.        :param state2: состојба во која треба да се стигне
  75.        :return: цена на патот по извршување на акцијата
  76.        :rtype: float
  77.        """
  78.         return c + 1
  79.  
  80.     def value(self):
  81.         """За проблеми на оптимизација, секоја состојба си има вредност. 
  82.        Hill-climbing и сличните алгоритми се обидуваат да ја максимизираат
  83.        оваа вредност.
  84.  
  85.        :return: вредност на состојба
  86.        :rtype: float
  87.        """
  88.         raise NotImplementedError
  89.  
  90.  
  91. """
  92. Дефинирање на класата за структурата на јазел од пребарување.
  93. Класата Node не се наследува
  94. """
  95.  
  96.  
  97. class Node:
  98.     def __init__(self, state, parent=None, action=None, path_cost=0):
  99.         """Креирај јазол од пребарувачкото дрво, добиен од parent со примена
  100.        на акцијата action
  101.  
  102.        :param state: моментална состојба (current state)
  103.        :param parent: родителска состојба (parent state)
  104.        :param action: акција (action)
  105.        :param path_cost: цена на патот (path cost)
  106.        """
  107.         self.state = state
  108.         self.parent = parent
  109.         self.action = action
  110.         self.path_cost = path_cost
  111.         self.depth = 0  # search depth
  112.         if parent:
  113.             self.depth = parent.depth + 1
  114.  
  115.     def __repr__(self):
  116.         return "<Node %s>" % (self.state,)
  117.  
  118.     def __lt__(self, node):
  119.         return self.state < node.state
  120.  
  121.     def expand(self, problem):
  122.         """Излистај ги јазлите достапни во еден чекор од овој јазол.
  123.  
  124.        :param problem: даден проблем
  125.        :return: листа на достапни јазли во еден чекор
  126.        :rtype: list(Node)
  127.        """
  128.  
  129.         return [self.child_node(problem, action)
  130.                 for action in problem.actions(self.state)]
  131.  
  132.     def child_node(self, problem, action):
  133.         """Дете јазел
  134.  
  135.        :param problem: даден проблем
  136.        :param action: дадена акција
  137.        :return: достапен јазел според дадената акција
  138.        :rtype: Node
  139.        """
  140.         next_state = problem.result(self.state, action)
  141.         return Node(next_state, self, action,
  142.                     problem.path_cost(self.path_cost, self.state,
  143.                                       action, next_state))
  144.  
  145.     def solution(self):
  146.         """Врати ја секвенцата од акции за да се стигне од коренот до овој јазол.
  147.  
  148.        :return: секвенцата од акции
  149.        :rtype: list
  150.        """
  151.         return [node.action for node in self.path()[1:]]
  152.  
  153.     def solve(self):
  154.         """Врати ја секвенцата од состојби за да се стигне од коренот до овој јазол.
  155.  
  156.        :return: листа од состојби
  157.        :rtype: list
  158.        """
  159.         return [node.state for node in self.path()[0:]]
  160.  
  161.     def path(self):
  162.         """Врати ја листата од јазли што го формираат патот од коренот до овој јазол.
  163.  
  164.        :return: листа од јазли од патот
  165.        :rtype: list(Node)
  166.        """
  167.         x, result = self, []
  168.         while x:
  169.             result.append(x)
  170.             x = x.parent
  171.         result.reverse()
  172.         return result
  173.  
  174.     """Сакаме редицата од јазли кај breadth_first_search или
  175.    astar_search да не содржи состојби - дупликати, па јазлите што
  176.    содржат иста состојба ги третираме како исти. [Проблем: ова може
  177.    да не биде пожелно во други ситуации.]"""
  178.  
  179.     def __eq__(self, other):
  180.         return isinstance(other, Node) and self.state == other.state
  181.  
  182.     def __hash__(self):
  183.         return hash(self.state)
  184.  
  185.  
  186. """
  187. Дефинирање на помошни структури за чување на листата на генерирани, но непроверени јазли
  188. """
  189.  
  190.  
  191. class Queue:
  192.     """Queue е апстрактна класа / интерфејс. Постојат 3 типа:
  193.         Stack(): Last In First Out Queue (стек).
  194.         FIFOQueue(): First In First Out Queue (редица).
  195.         PriorityQueue(order, f): Queue во сортиран редослед (подразбирливо,од најмалиот кон
  196.                                 најголемиот јазол).
  197.     """
  198.  
  199.     def __init__(self):
  200.         raise NotImplementedError
  201.  
  202.     def append(self, item):
  203.         """Додади го елементот item во редицата
  204.  
  205.        :param item: даден елемент
  206.        :return: None
  207.        """
  208.         raise NotImplementedError
  209.  
  210.     def extend(self, items):
  211.         """Додади ги елементите items во редицата
  212.  
  213.        :param items: дадени елементи
  214.        :return: None
  215.        """
  216.         raise NotImplementedError
  217.  
  218.     def pop(self):
  219.         """Врати го првиот елемент од редицата
  220.  
  221.        :return: прв елемент
  222.        """
  223.         raise NotImplementedError
  224.  
  225.     def __len__(self):
  226.         """Врати го бројот на елементи во редицата
  227.  
  228.        :return: број на елементи во редицата
  229.        :rtype: int
  230.        """
  231.         raise NotImplementedError
  232.  
  233.     def __contains__(self, item):
  234.         """Проверка дали редицата го содржи елементот item
  235.  
  236.        :param item: даден елемент
  237.        :return: дали queue го содржи item
  238.        :rtype: bool
  239.        """
  240.         raise NotImplementedError
  241.  
  242.  
  243. class Stack(Queue):
  244.     """Last-In-First-Out Queue."""
  245.  
  246.     def __init__(self):
  247.         self.data = []
  248.  
  249.     def append(self, item):
  250.         self.data.append(item)
  251.  
  252.     def extend(self, items):
  253.         self.data.extend(items)
  254.  
  255.     def pop(self):
  256.         return self.data.pop()
  257.  
  258.     def __len__(self):
  259.         return len(self.data)
  260.  
  261.     def __contains__(self, item):
  262.         return item in self.data
  263.  
  264.  
  265. class FIFOQueue(Queue):
  266.     """First-In-First-Out Queue."""
  267.  
  268.     def __init__(self):
  269.         self.data = []
  270.  
  271.     def append(self, item):
  272.         self.data.append(item)
  273.  
  274.     def extend(self, items):
  275.         self.data.extend(items)
  276.  
  277.     def pop(self):
  278.         return self.data.pop(0)
  279.  
  280.     def __len__(self):
  281.         return len(self.data)
  282.  
  283.     def __contains__(self, item):
  284.         return item in self.data
  285.  
  286.  
  287. class PriorityQueue(Queue):
  288.     """Редица во која прво се враќа минималниот (или максималниот) елемент
  289.    (како што е определено со f и order). Оваа структура се користи кај
  290.    информирано пребарување"""
  291.     """"""
  292.  
  293.     def __init__(self, order=min, f=lambda x: x):
  294.         """
  295.        :param order: функција за подредување, ако order е min, се враќа елементот
  296.                      со минимална f(x); ако order е max, тогаш се враќа елементот
  297.                      со максимална f(x).
  298.        :param f: функција f(x)
  299.        """
  300.         assert order in [min, max]
  301.         self.data = []
  302.         self.order = order
  303.         self.f = f
  304.  
  305.     def append(self, item):
  306.         bisect.insort_right(self.data, (self.f(item), item))
  307.  
  308.     def extend(self, items):
  309.         for item in items:
  310.             bisect.insort_right(self.data, (self.f(item), item))
  311.  
  312.     def pop(self):
  313.         if self.order == min:
  314.             return self.data.pop(0)[1]
  315.         return self.data.pop()[1]
  316.  
  317.     def __len__(self):
  318.         return len(self.data)
  319.  
  320.     def __contains__(self, item):
  321.         return any(item == pair[1] for pair in self.data)
  322.  
  323.     def __getitem__(self, key):
  324.         for _, item in self.data:
  325.             if item == key:
  326.                 return item
  327.  
  328.     def __delitem__(self, key):
  329.         for i, (value, item) in enumerate(self.data):
  330.             if item == key:
  331.                 self.data.pop(i)
  332.  
  333. """
  334. Неинформирано пребарување во рамки на дрво.
  335. Во рамки на дрвото не разрешуваме јамки.
  336. """
  337.  
  338.  
  339. def tree_search(problem, fringe):
  340.     """ Пребарувај низ следбениците на даден проблем за да најдеш цел.
  341.  
  342.    :param problem: даден проблем
  343.    :type problem: Problem
  344.    :param fringe:  празна редица (queue)
  345.    :type fringe: FIFOQueue or Stack or PriorityQueue
  346.    :return: Node or None
  347.    :rtype: Node
  348.    """
  349.     fringe.append(Node(problem.initial))
  350.     while fringe:
  351.         node = fringe.pop()
  352.         print(node.state)
  353.         if problem.goal_test(node.state):
  354.             return node
  355.         fringe.extend(node.expand(problem))
  356.     return None
  357.  
  358.  
  359. def breadth_first_tree_search(problem):
  360.     """Експандирај го прво најплиткиот јазол во пребарувачкото дрво.
  361.  
  362.    :param problem: даден проблем
  363.    :type problem: Problem
  364.    :return: Node or None
  365.    :rtype: Node
  366.    """
  367.     return tree_search(problem, FIFOQueue())
  368.  
  369.  
  370. def depth_first_tree_search(problem):
  371.     """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкото дрво.
  372.  
  373.    :param problem: даден проблем
  374.    :type problem: Problem
  375.    :return: Node or None
  376.    :rtype: Node
  377.    """
  378.     return tree_search(problem, Stack())
  379.  
  380.  
  381. """
  382. Неинформирано пребарување во рамки на граф
  383. Основната разлика е во тоа што овде не дозволуваме јамки,
  384. т.е. повторување на состојби
  385. """
  386.  
  387.  
  388. def graph_search(problem, fringe):
  389.     """Пребарувај низ следбениците на даден проблем за да најдеш цел.
  390.     Ако до дадена состојба стигнат два пата, употреби го најдобриот пат.
  391.  
  392.    :param problem: даден проблем
  393.    :type problem: Problem
  394.    :param fringe:  празна редица (queue)
  395.    :type fringe: FIFOQueue or Stack or PriorityQueue
  396.    :return: Node or None
  397.    :rtype: Node
  398.    """
  399.     closed = set()
  400.     fringe.append(Node(problem.initial))
  401.     while fringe:
  402.         node = fringe.pop()
  403.         if problem.goal_test(node.state):
  404.             return node
  405.         if node.state not in closed:
  406.             closed.add(node.state)
  407.             fringe.extend(node.expand(problem))
  408.     return None
  409.  
  410.  
  411. def breadth_first_graph_search(problem):
  412.     """Експандирај го прво најплиткиот јазол во пребарувачкиот граф.
  413.  
  414.    :param problem: даден проблем
  415.    :type problem: Problem
  416.    :return: Node or None
  417.    :rtype: Node
  418.    """
  419.     return graph_search(problem, FIFOQueue())
  420.  
  421.  
  422. def depth_first_graph_search(problem):
  423.     """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкиот граф.
  424.  
  425.    :param problem: даден проблем
  426.    :type problem: Problem
  427.    :return: Node or None
  428.    :rtype: Node
  429.    """
  430.     return graph_search(problem, Stack())
  431.  
  432.  
  433. def depth_limited_search(problem, limit=50):
  434.     """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкиот граф
  435.    со ограничена длабочина.
  436.  
  437.    :param problem: даден проблем
  438.    :type problem: Problem
  439.    :param limit: лимит за длабочината
  440.    :type limit: int
  441.    :return: Node or None
  442.    :rtype: Node
  443.    """
  444.  
  445.     def recursive_dls(node, problem, limit):
  446.         """Помошна функција за depth limited"""
  447.         cutoff_occurred = False
  448.         if problem.goal_test(node.state):
  449.             return node
  450.         elif node.depth == limit:
  451.             return 'cutoff'
  452.         else:
  453.             for successor in node.expand(problem):
  454.                 result = recursive_dls(successor, problem, limit)
  455.                 if result == 'cutoff':
  456.                     cutoff_occurred = True
  457.                 elif result is not None:
  458.                     return result
  459.         if cutoff_occurred:
  460.             return 'cutoff'
  461.         return None
  462.  
  463.     return recursive_dls(Node(problem.initial), problem, limit)
  464.  
  465.  
  466. def iterative_deepening_search(problem):
  467.     """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкиот граф
  468.    со ограничена длабочина, со итеративно зголемување на длабочината.
  469.  
  470.    :param problem: даден проблем
  471.    :type problem: Problem
  472.    :return: Node or None
  473.    :rtype: Node
  474.    """
  475.     for depth in range(sys.maxsize):
  476.         result = depth_limited_search(problem, depth)
  477.         if result is not 'cutoff':
  478.             return result
  479.  
  480.  
  481. def uniform_cost_search(problem):
  482.     """Експандирај го прво јазолот со најниска цена во пребарувачкиот граф.
  483.  
  484.    :param problem: даден проблем
  485.    :type problem: Problem
  486.    :return: Node or None
  487.    :rtype: Node
  488.    """
  489.     return graph_search(problem, PriorityQueue(min, lambda a: a.path_cost))
  490.  
  491.  
  492.  
  493. def jadi_Tocki(self,x, y, tocki):
  494.     tocki_new = list(tocki)
  495.     if (x, y) not in tocki_new:
  496.         return tocki
  497.     else:
  498.         tocki_new.remove((x, y))
  499.         return tuple(tocki_new)
  500.  
  501.  
  502.  
  503.  
  504.  
  505. class Pacman(Problem):
  506.  
  507.     def __init__(self, initial, obstacles, goal=None):
  508.         super().__init__(initial, goal)
  509.         self.obstacles = obstacles
  510.  
  511.     def successor(self, state):
  512.         """За дадена состојба, врати речник од парови {акција : состојба}
  513.        достапни од оваа состојба. Ако има многу следбеници, употребете
  514.        итератор кој би ги генерирал следбениците еден по еден, наместо да
  515.        ги генерирате сите одеднаш.
  516.        :param state: дадена состојба
  517.        :return:  речник од парови {акција : состојба} достапни од оваа
  518.                  состојба
  519.        :rtype: dict
  520.        """
  521.         successors = dict()
  522.         x = state[0]
  523.         y = state[1]
  524.         direkcija = state[2]
  525.         tocki = state[3]
  526.  
  527.         # PRAVO
  528.         if direkcija == "istok":
  529.             x_new = x + 1
  530.             y_new = y
  531.         elif direkcija == "zapad":
  532.             x_new = x - 1
  533.             y_new = y
  534.         elif direkcija == "sever":
  535.             x_new = x
  536.             y_new = y + 1
  537.         else:
  538.             x_new = x
  539.             y_new = y - 1
  540.         if 0 < x_new < 9 and 0 < y_new < 9 and (x_new, y_new) not in self.obstacles:
  541.             tocki_new = jadi_Tocki(x_new, y_new, tocki)
  542.             successors["ProdolzhiPravo"] = (x_new, y_new, direkcija, tocki_new)
  543.  
  544.         # NAZAD
  545.  
  546.         if direkcija == "istok":
  547.             x_new = x - 1
  548.             y_new = y
  549.             direkcija_new = "zapad"
  550.         elif direkcija == "zapad":
  551.             x_new = x + 1
  552.             y_new = y
  553.             direkcija_new = "istok"
  554.         elif direkcija == "sever":
  555.             x_new = x
  556.             y_new = y - 1
  557.             direkcija_new = "jug"
  558.         else:
  559.             x_new = x
  560.             y_new = y + 1
  561.             direkcija_new = "sever"
  562.         if 0 < x_new < 9 and 0 < y_new < 9 and (x_new, y_new) not in self.obstacles:
  563.             tocki_new = jadi_Tocki(x_new, y_new, tocki)
  564.             successors["ProdolzhiNazad"] = (x_new, y_new, direkcija_new, tocki_new)
  565.  
  566.         # LEVO
  567.         if direkcija == "istok":
  568.             x_new = x
  569.             y_new = y + 1
  570.             direkcija_new="sever"
  571.         elif direkcija == "zapad":
  572.             x_new = x
  573.             y_new = y - 1
  574.             direkcija_new="jug"
  575.         elif direkcija == "sever":
  576.             x_new = x - 1
  577.             y_new = y
  578.             direkcija_new="zapad"
  579.         else:
  580.             x_new = x + 1
  581.             y_new = y
  582.             direkcija_new="istok"
  583.         if 0 < x_new < 9 and 0 < y_new < 9 and (x_new, y_new) not in self.obstacles:
  584.             tocki_new = jadi_Tocki(x_new, y_new, tocki)
  585.             successors["SvrtiLevo"] = (x_new, y_new, direkcija_new, tocki_new)
  586.  
  587.         # DESNO
  588.         if direkcija == "istok":
  589.             x_new = x
  590.             y_new = y - 1
  591.             direkcija_new = "jug"
  592.         elif direkcija == "zapad":
  593.             x_new = x
  594.             y_new = y + 1
  595.             direkcija_new = "sever"
  596.         elif direkcija == "sever":
  597.             x_new = x + 1
  598.             y_new = y
  599.             direkcija_new = "jug"
  600.         else:
  601.             x_new = x - 1
  602.             y_new = y
  603.             direkcija_new = "zapad"
  604.         if 0 < x_new < 9 and 0 < y_new < 9 and (x_new, y_new) not in self.obstacles:
  605.             tocki_new = jadi_Tocki(x_new, y_new, tocki)
  606.             successors["SvrtiDesno"] = (x_new, y_new, direkcija_new, tocki_new)
  607.  
  608.         return successors
  609.  
  610.     def actions(self, state):
  611.         """За дадена состојба state, врати листа од сите акции што може да
  612.        се применат над таа состојба
  613.        :param state: дадена состојба
  614.        :return: листа на акции
  615.        :rtype: list
  616.        """
  617.         return self.successor(state).keys()
  618.  
  619.     def result(self, state, action):
  620.         """За дадена состојба state и акција action, врати ја состојбата
  621.        што се добива со примена на акцијата над состојбата
  622.        :param state: дадена состојба
  623.        :param action: дадена акција
  624.        :return: резултантна состојба
  625.        """
  626.         return self.successor(state)[action]
  627.  
  628.     def goal_test(self, state):
  629.         """Врати True ако state е целна состојба. Даденава имплементација
  630.        на методот директно ја споредува state со self.goal, како што е
  631.        специфицирана во конструкторот. Имплементирајте го овој метод ако
  632.        проверката со една целна состојба self.goal не е доволна.
  633.        :param state: дадена состојба
  634.        :return: дали дадената состојба е целна состојба
  635.        :rtype: bool
  636.        """
  637.         return len(state[3])==0
  638.  
  639.  
  640. if __name__ == '__main__':
  641.     x = int(input())
  642.     y = int(input())
  643.     direkcija = input()
  644.     brTocki = int(input())
  645.     tocki = []
  646.     for i in range(0, brTocki):
  647.         tocki.append(tuple(map(int, input().split(","))))
  648.     tockite=tuple(tocki)
  649.     obstacles_list = [[6, 0], [6, 1], [5, 1], [4, 1], [8, 1], [1, 2], [6, 2], [1, 3], [1, 4], [8, 4], [9, 4],
  650.                       [4, 5], [4, 6], [4, 7], [3, 6], [0, 6], [5, 6], [8, 7], [9, 7],
  651.                       [8, 8], [9, 8], [0, 8], [0, 9], [1, 9], [2, 9], [3, 9], [6, 9]]
  652.     pacman = Pacman((x, y, direkcija, tockite), obstacles_list)
  653.     print(type(pacman))
  654.     result=breadth_first_graph_search(pacman)
  655.     print(type(result))
  656.     #print(result.solution())
Advertisement
Add Comment
Please, Sign In to add comment
Advertisement