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Javaは、1995年にサン・マイクロシステムズが開発したプログラミング言語です。表記法はC言語に似ていますが、既存のプログラミング言語の短所を踏まえていちから設計されており、最初からオブジェクト指向性を備えてデザインされています。セキュリティ面が強力であることや、ネットワーク環境での利用に向いていることが特徴です。Javaで作られたソフトウェアは基本的にいかなるプラットフォームでも作動します。

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8パズル、A*探索のJavaでの実装

suguri

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Java

Javaは、1995年にサン・マイクロシステムズが開発したプログラミング言語です。表記法はC言語に似ていますが、既存のプログラミング言語の短所を踏まえていちから設計されており、最初からオブジェクト指向性を備えてデザインされています。セキュリティ面が強力であることや、ネットワーク環境での利用に向いていることが特徴です。Javaで作られたソフトウェアは基本的にいかなるプラットフォームでも作動します。

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投稿2021/06/06 01:31

編集2021/06/08 04:07

初めて質問させて頂きます。
JAVAで8パズルを実装し、A探索におけるA(h0),A*(h1),A*(h2)の探索効率の違いを調べたいのですが、以下のコードのh1()メソッドととh2()メソッドの部分にどのように書いたら良いのか分かりません。h1はゴールの位置にないタイルの数を、h2はゴール状態からタイルの距離の和、マンハッタン距離を表しています。様々検索しても分からなかったため質問させて頂きました。

初期値はランダムで、ゴールは
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4 5 6
7 8 -
コード

です。また、コードを修正する必要がある箇所がございましたら修正していただきたいです。 宜しくお願い致します。 ``JAVA ``import java.util.*; public class puzzle8 { static int mode; // 0 : dijkstra, 1 : unmatched, 2 : distance static final int BW = 4; //1個のパネルを表現するのに必要なbit数 static final int W = 3; //基盤の幅 static final int N = 3*3; //パネルの枚数 HashMap<BitSet,State> hash; //確定したノードを記録しておくメモ PriorityQueue<State> queue; //未確定のノードを格納するキュー int[][] dirs = {{1,0}, {0,-1}, {-1,0}, {0,1}}; //右,上,左,下 State solve(int[] board){ hash = new HashMap<BitSet,State>(); queue = new PriorityQueue<State>(); BitSet bs = board2bs(board); //ボードの状態をBItSetで表現 State state = new State(bs,0,1); //初期状態のノード(盤面,手数,操作) queue.add(state); //初期状態のノードをキューに格納 while(queue.size() > 0){ //キューにノードが存在する限り繰り返す State s = queue.poll(); //最も評価値が小さいノードを取り出して if(s.h1() == 0) { return s; //正しく並んだら終了 } if(hash.get(s.bs) != null){ continue; //メモに記録されたノードは調べない } hash.put(s.bs,s); //最短距離が確定したノードをメモする int zidx = getIndex(s.bs,0); //穴の位置を取り出し for(int i=0; i<dirs.length; i++){ //穴の上下左右のパネルを動かす int x = zidx % W; //穴の位置(x,y) int y = zidx / W; int nx = x + dirs[i][0]; //動かすパネルの位置(nx,ny) int ny = y + dirs[i][1]; if(nx>=0 && nx<W && ny>=0 && ny<W){ //はみでていなければ int tidx = nx + ny * W; //動かすパネルの一次元での位置 BitSet nbs = (BitSet) s.bs.clone(); //盤の状態をコピーして int val = get(nbs,tidx); //動かすパネルに書いてある数字 int zero = get(nbs,zidx); //穴の数字(0のはず) assert zero == 0; //確認 set(nbs,zidx,val); //穴の位置にパネルを動かし set(nbs,tidx,zero); //元のパネルの位置に穴がくる if(hash.get(nbs) != null){ continue; //メモにあれば捨てる } State ns = new State(nbs,s.distance+1,i); //手数と操作と組にして queue.add(ns); //キューに入れる } } } return null; } BitSet prev(BitSet bs, int op){ //盤面と操作から一手前の盤面を求める BitSet pbs = (BitSet) bs.clone(); int zidx = getIndex(pbs,0); int x = zidx % W; int y = zidx / W; int px = x - dirs[op][0]; int py = x - dirs[op][0]; assert px>=0 && px<W && py>=0 && py<W; int pidx = px + py * W; int val = get(pbs,pidx); int zero = get(pbs,zidx); assert zero == 0; set(pbs,zidx,val); set(pbs,pidx,zero); return pbs; } ArrayList<State> getPath(State s){ //その盤面に到るまでの盤面をArrayListで返す ArrayList<State> v = new ArrayList<State>(); v.add(s); while(s.op >= 0){ BitSet bs = prev(s.bs,s.op); s = hash.get(bs); assert s != null; v.add(s); } return v; } static BitSet board2bs(int[] board){ //盤面を表す配列からBitSetへ BitSet bs = new BitSet(BW*N); for(int i= 0; i<N; i++){ set(bs,i,board[i]); } return bs; } static int[] bs2board(BitSet bs){ //盤面を表すBitSetから配列へ int[] b = new int[N]; for(int i=0; i<N; i++){ b[i] = get(bs.i); } return b; } static void set(BitSet bs,int idx,int val){ //idx番目のパネルの値をvalにする for(int i=0; i<BW; i++){ bs.set(idx*BW+i,(val & 0x1)==1); val >>>=1; } } static int get(BitSet bs,int idx){ //idx番目のパネルの値を取り出す int val=0; for(int i=BW-1; i>=0; i--){ val = val*2+((bs.get(idx*BW+i))? 1 : 0); } return val; } static int getIndex(Bitset bs,int val){ //値がvalのパネルの何番目か for(int i=0; i<N; i++){ if(val = get(bs.i)){ return i; } } return -1; } public static void main(String[] args){ mode =0; if(args.length > 0){ if(args[0].equals("-c")){ mode = 1; }else if(args[0].equals("-d")){ mode = 2; } } Scanner sc = new Scanner(System.in); int[] board = new int[N]; for(int i=0; i<N; i++){ board[i] = sc.nextInt(); } puzzle8 p = new puzzle8(); State s = p.solve(board); if(s == null){ System.out.println("no answer"); System.exit(-1); } ArrayList<State> v = p.getPath(s); System.out.println("path.size() =" + v.size()); System.out.println("hash.size() =" + p.hash.size()); for(int i=v.size()-1; i>=0; --i){ System.out.println(v.get(i)); } } static class State implements Comparable<State>{ //ノード(盤面,手数,操作) BitSet bs; int distance; int op; int f; public State(BitSet bs,int distance,int op){ this.bs = bs; this.op = op; this.distance = distance; f = distance + ((mode==2)?h2():((mode==1)?h1():0)); } public int compareTo(State s){ //比較に使う return f-s.f; } int h1() { } int h2(){ } public String toString(){ StringBuffer sb = new StringBuffer(); for(int i=0; i<N; i++){ sb.append(puzzle8.get(bs,i) + (((i+1)%W==0)?"\n":" ")); } return sb.toString(); } } }

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