Advertisement
Guest User

Untitled

a guest
Apr 5th, 2020
534
0
Never
Not a member of Pastebin yet? Sign Up, it unlocks many cool features!
Python 20.26 KB | None | 0 0
  1. import sys
  2. import bisect
  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.        :param state: дадена состојба
  23.        :return:  речник од парови {акција : состојба} достапни од оваа
  24.                  состојба
  25.        :rtype: dict
  26.        """
  27.         raise NotImplementedError
  28.  
  29.     def actions(self, state):
  30.         """За дадена состојба state, врати листа од сите акции што може да
  31.        се применат над таа состојба
  32.        :param state: дадена состојба
  33.        :return: листа на акции
  34.        :rtype: list
  35.        """
  36.         raise NotImplementedError
  37.  
  38.     def result(self, state, action):
  39.         """За дадена состојба state и акција action, врати ја состојбата
  40.        што се добива со примена на акцијата над состојбата
  41.        :param state: дадена состојба
  42.        :param action: дадена акција
  43.        :return: резултантна состојба
  44.        """
  45.         raise NotImplementedError
  46.  
  47.     def goal_test(self, state):
  48.         """Врати True ако state е целна состојба. Даденава имплементација
  49.        на методот директно ја споредува state со self.goal, како што е
  50.        специфицирана во конструкторот. Имплементирајте го овој метод ако
  51.        проверката со една целна состојба self.goal не е доволна.
  52.        :param state: дадена состојба
  53.        :return: дали дадената состојба е целна состојба
  54.        :rtype: bool
  55.        """
  56.         return state == self.goal
  57.  
  58.     def path_cost(self, c, state1, action, state2):
  59.         """Врати ја цената на решавачкиот пат кој пристигнува во состојбата
  60.        state2 од состојбата state1 преку акцијата action, претпоставувајќи
  61.        дека цената на патот до состојбата state1 е c. Ако проблемот е таков
  62.        што патот не е важен, оваа функција ќе ја разгледува само состојбата
  63.        state2. Ако патот е важен, ќе ја разгледува цената c и можеби и
  64.        state1 и action. Даденава имплементација му доделува цена 1 на секој
  65.        чекор од патот.
  66.        :param c: цена на патот до состојбата state1
  67.        :param state1: дадена моментална состојба
  68.        :param action: акција која треба да се изврши
  69.        :param state2: состојба во која треба да се стигне
  70.        :return: цена на патот по извршување на акцијата
  71.        :rtype: float
  72.        """
  73.         return c + 1
  74.  
  75.     def value(self):
  76.         """За проблеми на оптимизација, секоја состојба си има вредност.
  77.        Hill-climbing и сличните алгоритми се обидуваат да ја максимизираат
  78.        оваа вредност.
  79.        :return: вредност на состојба
  80.        :rtype: float
  81.        """
  82.         raise NotImplementedError
  83.  
  84.  
  85. """
  86. Дефинирање на класата за структурата на јазел од пребарување.
  87. Класата Node не се наследува
  88. """
  89.  
  90.  
  91. class Node:
  92.     def __init__(self, state, parent=None, action=None, path_cost=0):
  93.         """Креирај јазол од пребарувачкото дрво, добиен од parent со примена
  94.        на акцијата action
  95.        :param state: моментална состојба (current state)
  96.        :param parent: родителска состојба (parent state)
  97.        :param action: акција (action)
  98.        :param path_cost: цена на патот (path cost)
  99.        """
  100.         self.state = state
  101.         self.parent = parent
  102.         self.action = action
  103.         self.path_cost = path_cost
  104.         self.depth = 0  # search depth
  105.         if parent:
  106.             self.depth = parent.depth + 1
  107.  
  108.     def __repr__(self):
  109.         return "<Node %s>" % (self.state,)
  110.  
  111.     def __lt__(self, node):
  112.         return self.state < node.state
  113.  
  114.     def expand(self, problem):
  115.         """Излистај ги јазлите достапни во еден чекор од овој јазол.
  116.        :param problem: даден проблем
  117.        :return: листа на достапни јазли во еден чекор
  118.        :rtype: list(Node)
  119.        """
  120.  
  121.         return [self.child_node(problem, action)
  122.                 for action in problem.actions(self.state)]
  123.  
  124.     def child_node(self, problem, action):
  125.         """Дете јазел
  126.        :param problem: даден проблем
  127.        :param action: дадена акција
  128.        :return: достапен јазел според дадената акција
  129.        :rtype: Node
  130.        """
  131.         next_state = problem.result(self.state, action)
  132.         return Node(next_state, self, action,
  133.                     problem.path_cost(self.path_cost, self.state,
  134.                                       action, next_state))
  135.  
  136.     def solution(self):
  137.         """Врати ја секвенцата од акции за да се стигне од коренот до овој јазол.
  138.        :return: секвенцата од акции
  139.        :rtype: list
  140.        """
  141.         return [node.action for node in self.path()[1:]]
  142.  
  143.     def solve(self):
  144.         """Врати ја секвенцата од состојби за да се стигне од коренот до овој јазол.
  145.        :return: листа од состојби
  146.        :rtype: list
  147.        """
  148.         return [node.state for node in self.path()[0:]]
  149.  
  150.     def path(self):
  151.         """Врати ја листата од јазли што го формираат патот од коренот до овој јазол.
  152.        :return: листа од јазли од патот
  153.        :rtype: list(Node)
  154.        """
  155.         x, result = self, []
  156.         while x:
  157.             result.append(x)
  158.             x = x.parent
  159.         result.reverse()
  160.         return result
  161.  
  162.     """Сакаме редицата од јазли кај breadth_first_search или
  163.    astar_search да не содржи состојби - дупликати, па јазлите што
  164.    содржат иста состојба ги третираме како исти. [Проблем: ова може
  165.    да не биде пожелно во други ситуации.]"""
  166.  
  167.     def __eq__(self, other):
  168.         return isinstance(other, Node) and self.state == other.state
  169.  
  170.     def __hash__(self):
  171.         return hash(self.state)
  172.  
  173.  
  174. """
  175. Дефинирање на помошни структури за чување на листата на генерирани, но непроверени јазли
  176. """
  177.  
  178.  
  179. class Queue:
  180.     """Queue е апстрактна класа / интерфејс. Постојат 3 типа:
  181.        Stack(): Last In First Out Queue (стек).
  182.        FIFOQueue(): First In First Out Queue (редица).
  183.        PriorityQueue(order, f): Queue во сортиран редослед (подразбирливо,од најмалиот кон
  184.                                 најголемиот јазол).
  185.    """
  186.  
  187.     def __init__(self):
  188.         raise NotImplementedError
  189.  
  190.     def append(self, item):
  191.         """Додади го елементот item во редицата
  192.        :param item: даден елемент
  193.        :return: None
  194.        """
  195.         raise NotImplementedError
  196.  
  197.     def extend(self, items):
  198.         """Додади ги елементите items во редицата
  199.        :param items: дадени елементи
  200.        :return: None
  201.        """
  202.         raise NotImplementedError
  203.  
  204.     def pop(self):
  205.         """Врати го првиот елемент од редицата
  206.        :return: прв елемент
  207.        """
  208.         raise NotImplementedError
  209.  
  210.     def __len__(self):
  211.         """Врати го бројот на елементи во редицата
  212.        :return: број на елементи во редицата
  213.        :rtype: int
  214.        """
  215.         raise NotImplementedError
  216.  
  217.     def __contains__(self, item):
  218.         """Проверка дали редицата го содржи елементот item
  219.        :param item: даден елемент
  220.        :return: дали queue го содржи item
  221.        :rtype: bool
  222.        """
  223.         raise NotImplementedError
  224.  
  225.  
  226. class Stack(Queue):
  227.     """Last-In-First-Out Queue."""
  228.  
  229.     def __init__(self):
  230.         self.data = []
  231.  
  232.     def append(self, item):
  233.         self.data.append(item)
  234.  
  235.     def extend(self, items):
  236.         self.data.extend(items)
  237.  
  238.     def pop(self):
  239.         return self.data.pop()
  240.  
  241.     def __len__(self):
  242.         return len(self.data)
  243.  
  244.     def __contains__(self, item):
  245.         return item in self.data
  246.  
  247.  
  248. class FIFOQueue(Queue):
  249.     """First-In-First-Out Queue."""
  250.  
  251.     def __init__(self):
  252.         self.data = []
  253.  
  254.     def append(self, item):
  255.         self.data.append(item)
  256.  
  257.     def extend(self, items):
  258.         self.data.extend(items)
  259.  
  260.     def pop(self):
  261.         return self.data.pop(0)
  262.  
  263.     def __len__(self):
  264.         return len(self.data)
  265.  
  266.     def __contains__(self, item):
  267.         return item in self.data
  268.  
  269.  
  270. class PriorityQueue(Queue):
  271.     """Редица во која прво се враќа минималниот (или максималниот) елемент
  272.    (како што е определено со f и order). Оваа структура се користи кај
  273.    информирано пребарување"""
  274.     """"""
  275.  
  276.     def __init__(self, order=min, f=lambda x: x):
  277.         """
  278.        :param order: функција за подредување, ако order е min, се враќа елементот
  279.                      со минимална f(x); ако order е max, тогаш се враќа елементот
  280.                      со максимална f(x).
  281.        :param f: функција f(x)
  282.        """
  283.         assert order in [min, max]
  284.         self.data = []
  285.         self.order = order
  286.         self.f = f
  287.  
  288.     def append(self, item):
  289.         bisect.insort_right(self.data, (self.f(item), item))
  290.  
  291.     def extend(self, items):
  292.         for item in items:
  293.             bisect.insort_right(self.data, (self.f(item), item))
  294.  
  295.     def pop(self):
  296.         if self.order == min:
  297.             return self.data.pop(0)[1]
  298.         return self.data.pop()[1]
  299.  
  300.     def __len__(self):
  301.         return len(self.data)
  302.  
  303.     def __contains__(self, item):
  304.         return any(item == pair[1] for pair in self.data)
  305.  
  306.     def __getitem__(self, key):
  307.         for _, item in self.data:
  308.             if item == key:
  309.                 return item
  310.  
  311.     def __delitem__(self, key):
  312.         for i, (value, item) in enumerate(self.data):
  313.             if item == key:
  314.                 self.data.pop(i)
  315. """
  316. Неинформирано пребарување во рамки на дрво.
  317. Во рамки на дрвото не разрешуваме јамки.
  318. """
  319.  
  320.  
  321. def tree_search(problem, fringe):
  322.     """ Пребарувај низ следбениците на даден проблем за да најдеш цел.
  323.    :param problem: даден проблем
  324.    :type problem: Problem
  325.    :param fringe:  празна редица (queue)
  326.    :type fringe: FIFOQueue or Stack or PriorityQueue
  327.    :return: Node or None
  328.    :rtype: Node
  329.    """
  330.     fringe.append(Node(problem.initial))
  331.     while fringe:
  332.         node = fringe.pop()
  333.         print(node.state)
  334.         if problem.goal_test(node.state):
  335.             return node
  336.         fringe.extend(node.expand(problem))
  337.     return None
  338.  
  339.  
  340. def breadth_first_tree_search(problem):
  341.     """Експандирај го прво најплиткиот јазол во пребарувачкото дрво.
  342.    :param problem: даден проблем
  343.    :type problem: Problem
  344.    :return: Node or None
  345.    :rtype: Node
  346.    """
  347.     return tree_search(problem, FIFOQueue())
  348.  
  349.  
  350. def depth_first_tree_search(problem):
  351.     """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкото дрво.
  352.    :param problem: даден проблем
  353.    :type problem: Problem
  354.    :return: Node or None
  355.    :rtype: Node
  356.    """
  357.     return tree_search(problem, Stack())
  358.  
  359.  
  360. """
  361. Неинформирано пребарување во рамки на граф
  362. Основната разлика е во тоа што овде не дозволуваме јамки,
  363. т.е. повторување на состојби
  364. """
  365.  
  366.  
  367. def graph_search(problem, fringe):
  368.     """Пребарувај низ следбениците на даден проблем за да најдеш цел.
  369.     Ако до дадена состојба стигнат два пата, употреби го најдобриот пат.
  370.    :param problem: даден проблем
  371.    :type problem: Problem
  372.    :param fringe:  празна редица (queue)
  373.    :type fringe: FIFOQueue or Stack or PriorityQueue
  374.    :return: Node or None
  375.    :rtype: Node
  376.    """
  377.     closed = set()
  378.     fringe.append(Node(problem.initial))
  379.     while fringe:
  380.         node = fringe.pop()
  381.         if problem.goal_test(node.state):
  382.             return node
  383.         if node.state not in closed:
  384.             closed.add(node.state)
  385.             fringe.extend(node.expand(problem))
  386.     return None
  387.  
  388.  
  389. def breadth_first_graph_search(problem):
  390.     """Експандирај го прво најплиткиот јазол во пребарувачкиот граф.
  391.    :param problem: даден проблем
  392.    :type problem: Problem
  393.    :return: Node or None
  394.    :rtype: Node
  395.    """
  396.     return graph_search(problem, FIFOQueue())
  397.  
  398.  
  399. def depth_first_graph_search(problem):
  400.     """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкиот граф.
  401.    :param problem: даден проблем
  402.    :type problem: Problem
  403.    :return: Node or None
  404.    :rtype: Node
  405.    """
  406.     return graph_search(problem, Stack())
  407.  
  408.  
  409. def depth_limited_search(problem, limit=50):
  410.     """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкиот граф
  411.    со ограничена длабочина.
  412.    :param problem: даден проблем
  413.    :type problem: Problem
  414.    :param limit: лимит за длабочината
  415.    :type limit: int
  416.    :return: Node or None
  417.    :rtype: Node
  418.    """
  419.  
  420.     def recursive_dls(node, problem, limit):
  421.         """Помошна функција за depth limited"""
  422.         cutoff_occurred = False
  423.         if problem.goal_test(node.state):
  424.             return node
  425.         elif node.depth == limit:
  426.             return 'cutoff'
  427.         else:
  428.             for successor in node.expand(problem):
  429.                 result = recursive_dls(successor, problem, limit)
  430.                 if result == 'cutoff':
  431.                     cutoff_occurred = True
  432.                 elif result is not None:
  433.                     return result
  434.         if cutoff_occurred:
  435.             return 'cutoff'
  436.         return None
  437.  
  438.     return recursive_dls(Node(problem.initial), problem, limit)
  439.  
  440.  
  441. def iterative_deepening_search(problem):
  442.     """Експандирај го прво најдлабокиот јазол во пребарувачкиот граф
  443.    со ограничена длабочина, со итеративно зголемување на длабочината.
  444.    :param problem: даден проблем
  445.    :type problem: Problem
  446.    :return: Node or None
  447.    :rtype: Node
  448.    """
  449.     for depth in range(sys.maxsize):
  450.         result = depth_limited_search(problem, depth)
  451.         if result is not 'cutoff':
  452.             return result
  453.  
  454.  
  455. def uniform_cost_search(problem):
  456.     """Експандирај го прво јазолот со најниска цена во пребарувачкиот граф.
  457.    :param problem: даден проблем
  458.    :type problem: Problem
  459.    :return: Node or None
  460.    :rtype: Node
  461.    """
  462.     return graph_search(problem, PriorityQueue(min, lambda a: a.path_cost))
  463.  
  464. def R1(niza,i):
  465.     new_niza=niza.copy()
  466.     if i<len(niza)-1:
  467.         if not niza[i+1]:
  468.             new_niza[i+1]=niza[i]
  469.             new_niza[i]=0
  470.             return new_niza
  471.         return 0
  472.     return 0
  473. def R2(niza,i):
  474.     new_niza=niza.copy()
  475.     if i<len(niza)-2:
  476.         if niza[i+1] and not niza[i+2]:
  477.             new_niza[i+2]=niza[i]
  478.             new_niza[i]=0
  479.             return new_niza
  480.         return 0
  481.     return 0
  482. def L1(niza,i):
  483.     new_niza=niza.copy()
  484.     if i>0:
  485.         if not niza[i-1]:
  486.             new_niza[i-1]=niza[i]
  487.             new_niza[i]=0
  488.             return new_niza
  489.         return 0
  490.     return 0
  491. def L2(niza,i):
  492.     new_niza=niza.copy()
  493.     if i>1:
  494.         if not niza[i-2] and niza[i-1]:
  495.             new_niza[i-2]=niza[i]
  496.             new_niza[i]=0
  497.             return new_niza
  498.         return 0
  499.     return 0
  500.  
  501. class Plate(Problem):
  502.     def __init__(self,initial,lenght,n_disks,goal=None):
  503.         super().__init__(initial,goal)
  504.         self.n_disks=n_disks
  505.     def successor(self, state):
  506.         succesors=dict()
  507.         niza=list(state)
  508.         i=0
  509.         while i<niza.__len__():
  510.             if state[i]!=0:
  511.                 nova = R1(niza,i)
  512.                 if nova!=0:
  513.                     key="D1: Disk"+str(state[i])
  514.                     succesors[key]=tuple(nova)
  515.                 nova = R2(niza, i)
  516.                 if nova!=0:
  517.                     key = "D2: Disk" + str(state[i])
  518.                     succesors[key] =tuple(nova)
  519.                 nova = L1(niza, i)
  520.                 if nova!=0:
  521.                     key = "L1: Disk" + str(state[i])
  522.                     succesors[key] = tuple(nova)
  523.                 nova = L2(niza, i)
  524.                 if nova!=0:
  525.                     key = "L2: Disk" + str(state[i])
  526.                     succesors[key] = tuple(nova)
  527.             i+=1
  528.         return succesors
  529.     def actions(self, state):
  530.         return self.successor(state).keys()
  531.     def result(self, state, action):
  532.         return self.successor(state)[action]
  533.     def goal_test(self, state):
  534.         k=len(state)-1
  535.         i=1
  536.         do=len(state)-self.n_disks
  537.         while k>=do:
  538.             if i!=state[k]:
  539.                 return 0
  540.             i+=1
  541.             k-=1
  542.         return 1
  543.  
  544. diskovi=int(input())
  545. dolzina=int(input())
  546. i=0
  547. j=0
  548. lista=[]
  549. while i<dolzina:
  550.     while j<diskovi:
  551.         lista.append(j+1)
  552.         j+=1
  553.         i+=1
  554.     lista.append(0)
  555.     i+=1
  556.  
  557.  
  558. problem=Plate(tuple(lista),dolzina,diskovi)
  559. rezultat=breadth_first_graph_search(problem)
  560. print(rezultat.solution())
Advertisement
Add Comment
Please, Sign In to add comment
Advertisement