狼羊白菜实验报告

南京邮电大学通达学院程序设计(上机)报告
题目:R004M,P005H
专业网络工程
学生姓名
班级学号
指导教师
日期
评分细则
评分项优秀良好中等及格不及格遵守机房规章制度
上机表现
学习态度
基础知识水平
程序设计能力
课题功能实现情况
算法设计合理性
用户界面友好性
报告书写认真程度
报告内容完整性
文字表达清楚程度
问题回答准确性
评
分等级教师签名：
年月日
备
注
注：评分等级分为五种：优秀、良好、中等、及格、不及格
狼羊白菜过河程序实验报告
一．问题描述
一个人带着一只羊，一条狼和一颗白菜想过河，假设他每次只能带一只羊，或者一条狼，或者一颗白菜过河，并限定人不在场时，狼和羊，或羊和白菜不能单独在一起，试编写程序求出他带一只羊，一条狼和一颗白菜过河的办法。

二．结构图
三、结构设计
1、 狼和羊、羊和白菜不能单独在一起，涉及对象较多，而且运算步骤方法较为复杂，要用程序语言实现，需要将具体实例数字化。

针对实现整个过程需要多步，不同步骤中各个事物所处位置不同的情况，可定义一个二维数组或者结构体来实现对四个对象狼、羊、白菜和一个人的表示。

对于岸的两侧可以用0或者1来表示，以实现在程序设计中的简便性。

2、对狼羊白菜的过河步骤，没有顺序的约束，因此需要给各个事物依次进行编号，然后依次尝试，若成功，进行下一步，使用循环或者递归算法进行程序
3、程序使用递归算法，为了方便将各个实例数字化。

定义二维数组int a[M][4]存储每一步中各个对象所处的位置，用0-3分别表示二维数组的一维下标。

具体对应为：wolf-0 goat-1 cabbage-2 people-3
将本岸和对岸数字化，其对应为：本（东）岸-0 对（西）岸-1
具体对应实例比如在第3步之后狼在本岸，羊在对岸，白菜在本岸，农夫在对岸，则其存储结果为：
a[3][0] a[3][1] a[3][2] a[3][3]
过河
农夫选择
相斥共存
程序运行
输出结果
0 1 0 1
最初存储状态为：a[0][0] a[0][1] a[0][2] a[0][3]
0 0 0 0
成功渡河之后，二维数组存储应为：
a[istep][0] a[istep][1] a[istep][2] a[istep][3]
1 1 1 1
因此a[iStep][0] + a[iStep][1] + a[iStep][2] + a[iStep][3] == 4。

题目要求狼和羊、羊和白菜不能在一起，即出现以下情况：
a[iStep][1] != a[iStep][3] && (a[iStep][2] == a[iStep][1] || a[iStep][0] == a[iStep][1])则出现错误，应返回操作。

开始
a[0][0]=0,a[0][1]=0
,a[0][2]=0,a[0][3]=
递归
结束
同时定义一维数组b[M]来存储每一步中人是如何过河的。

设计程序中实现递归操作部分的核心程序为：
for(i=-1;i<=2;i++)
{b[iStep] = i;
memcpy(a[iStep+1],a[iStep],16); a[iStep+1][3]=1-a[iStep+1][3];
if(i==-1)
{
search(iStep+1);
}
else if(a[iStep][i] == a[iStep][3])
{a[iStep+1][i] = a[iStep+1][3];
search(iStep+1);
}
}
每次循环从-1到2依次代表渡河时为一人、带狼、带羊、带白菜通过，利用语句“b[iStep] = i”分别记录每一步中渡河方式，“a[iStep + 1][i] = a[iStep + 1][3]”即利用赋值方式使狼或羊或白菜与人一同到对岸或者回到本岸。

若渡河成功，则依次输出渡河方式。

“i<=2”即为操作的限制，当若i=2时仍无符合条件的方式，则渡河失败。

在递归的过程中每进行一步都需要判断是否需要继续进行此次操作，具体的判断为：（1）若该步骤能使各值均为1，则渡河成功，输出结果。

if(a[iStep][0]+a[iStep][1]+a[iStep][2]+a[iStep][3]==4){…… return} （2）若该步与以前步骤相同，返回操作。

if(memcmp(a[i],a[iStep],16)==0) { return;}
（3）若羊和人不在一块而狼和羊或者羊和白菜在一块，则返回操作。

if(a[iStep][1]!=a[iStep][3]&&(a[iStep][2]==a[iStep][1]||a[iStep][0]
== a[iStep][1])) {return;}
四、处理流程图：
Y
Y
N
Y
N
Y
N
N
Y
search （iStep ）
人狼羊白菜
在本岸
狼羊白菜单独在一起？ 输出解决方案 return
此状态态与前面相同？ i=-1
i <=2? i++ 结束
五、源程序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define M 10
int a[M][4];
int b[M];
char *name[] = {" ","and wolf","and goat","and cabbage"}; void search(int iStep)
{
int i;
if (a[iStep][0] + a[iStep][1] + a[iStep][2] + a[iStep][3] == 4) {for (i=0;i<=iStep;i++)
{printf("本岸: ");
if(a[i][0]==0)
printf("wolf");
if(a[i][1]==0)
printf("goat");
if(a[i][2]==0)
printf("cabbage");
if(a[i][3]==0)
printf("people");
if(a[i][0]&&a[i][1]&&a[i][2]&&a[i][3])
printf("none");
printf(" ");
printf("对岸: ");
if(a[i][0]==1)
printf("wolf");
if(a[i][1]==1)
printf("goat");
if(a[i][2]==1)
printf("cabbage");
if(a[i][3]==1)
printf("people");
if(!(a[i][0]||a[i][1]||a[i][2]||a[i][3])) printf("none");
printf("\n\n\n");
if(i<iStep)
printf("the %d time\n",i+1);
if(i>0&&i<iStep)
{if (a[i][3]==0)
{printf("------>people");
printf("%s\n",name[b[i]+1]);
}
else {printf("<-----people ");
printf("%s\n",name[b[i]+1]);
}
}
}
printf("\n\n\n\n");
return;
}
for(i=0;i< iStep;i++)
{if (memcmp(a[i],a[iStep],20)==0)
{return;
}
}
if (a[iStep][1] != a[iStep][3] && (a[iStep][2] == a[iStep][1] || a[iStep][0] == a[iStep][1])) {
return;
}
for (i = -1; i <= 2; i++)
{
b[iStep] = i;
memcpy(a[iStep + 1], a[iStep], sizeof(a[iStep + 1]));
a[iStep + 1][3] = 1 - a[iStep + 1][3];
if (i == -1)
{
search(iStep + 1);
}
else if (a[iStep][i] == a[iStep][3])
{
a[iStep + 1][i] = a[iStep + 1][3];
search(iStep + 1);
}
}
}
int main()
{printf（"\n\n人过河问题解决方案如下：\n\n\n");
search(0);
return 0;
}
六、程序测试记录
第一次：
Wolfgoatcabbbagepeople none
The 1 time
Wolfcabbage goatpeople
The 2 time
Wolfcabbagepeople goat
The 3 time
Cabbage wolfgoatpeople
The 4 time
Goatcabbagepeople wolf
The 5 time
Goat wolfcabbagepeople ...............
第二次:
Wolfgoatcabbbagepeople none
The 1 time
Wolfcabbage goatpeople
The 2 time
<------people
Wolfcabbagepeople goat
The 3 time
-------->peopleand wolf
Cabbage wolfgoatpeople
The 4 time
<-------peopleand goat Goatcabbagepeople wolf
The 5 time
------>peopleand cabbage
Goat wolfcabbagepeople
The 6 time
<-------peopleand goat
Wolfgoatpeople cabbage
The 7 time
-------->peopleand wolf
Goat wolfcabbagepeople
The 8 time
<-------people
Goatpeople wolfcabbage
The 9 time
--------->peopleand goat
None wolfgoatcabbagepeople
Press any key to continue
第三次：
本岸：Wolfgoatcabbbagepeople 对岸：none The 1 time
本岸：Wolfcabbage 对岸：goatpeople
The 2 time
<------people
本岸：Wolfcabbagepeople 对岸：goat
The 3 time
-------->peopleand wolf
本岸：Cabbage 对岸：wolfgoatpeople The 4 time
<-------peopleand goat
本岸：Goatcabbagepeople 对岸：wolf
The 5 time
------>peopleand cabbage
本岸：Goat 对岸：wolfcabbagepeople
The 6 time
<-------peopleand goat
本岸：Wolfgoatpeople 对岸：cabbage The 7 time
-------->peopleand wolf
本岸：Goat 对岸：wolfcabbagepeople
The 8 time
<-------people
本岸：Goatpeople 对岸：wolfcabbage The 9 time
--------->peopleand goat
本岸：None 对岸：wolfgoatcabbagepeople
Press any key to continue
第四次：
人过河问题解决方案如下：
本岸：Wolfgoatcabbbagepeople 对岸：none The 1 time
本岸：Wolfcabbage 对岸：goatpeople
The 2 time
<------people
本岸：Wolfcabbagepeople 对岸：goat
The 3 time
-------->peopleand wolf
本岸：Cabbage 对岸：wolfgoatpeople The 4 time
<-------peopleand goat
本岸：Goatcabbagepeople 对岸：wolf
The 5 time
------>peopleand cabbage
本岸：Goat 对岸：wolfcabbagepeople
The 6 time
<------people
本岸：Goatpeople 对岸：wolfcabbage
The 7 time
-------->peopleandgoat
本岸：None 对岸：wolfgoatcabbagepeople
本岸：Wolfgoatcabbbagepeople 对岸：none The 1 time
本岸：Wolfcabbage 对岸：goatpeople
The 2 time
<------people
本岸：Wolfcabbagepeople 对岸：goat
The 3 time
-------->peopleand cabbage
本岸：wolf 对岸：goatcabbagepeople
The 4 time
<-------peopleand goat
本岸：wolfgoatpeople 对岸：cabbagae
The 5 time
------>peopleand wolf
本岸：Goat 对岸：wolfcabbagepeople
The 6 time
<------people
本岸：Goatpeople 对岸：wolfcabbage
The 7 time
-------->peopleandgoat
本岸：None 对岸：wolfgoatcabbagepeople
Press any key to continue
七、相关运行界面
八、调试记录
（1）在最初的时候没有printf("本岸: ");printf("对岸: ");使得输出的程序看起来不清晰易懂，于是进行修改调试。

（2）if(i>0&&i<iStep) {if(a[i][3]==0){printf("------>people");printf("%s\n",name[b[i]+1]);
}else {printf("<-----people ");printf("%s\n",name[b[i]+1])} }时没有结果的输出，程序有问题，在同学的帮助之下得以修改。

（3）当if (memcmp(a[i],a[iStep],20)==0){return;}此处的程序中，数字大于等于十七时会出现M-1个步骤，其中的M-9个步骤是人来回过河，做的无用功。

当数字在13~16之间时会出现两种有效的步骤，并且其中无无用功的过河，当小于13时则不能出现程序的调试结果。

（4）对#define M 10进行宏定义时要确定好M的大小范围，以免做无用功，经调试得出如图结果。

最终是两种过河的有效方法，但是调试的结果不那么的美观进行了优化界面。

加上了printf（"\n\n人过河问题解决方案如下：\n\n\n");得出一下较优化的程序运行界面。

九、课程设计总结：
通过本次的课程程序设计，应用VC++6.0软件进行程序的调试验证，把学习过的C语言知识进行了实践，对知识还进行了进一步的掌握，同时加深了对VC++6.0软件的熟练程度。

对于设计这个狼羊白菜人过河的程序的设计，运用了if选择语句和递归调用的程序结构。

通过一次一次的调试使得结果更加的清晰明了，并且运行的界面美观化，具体的程序细节还要精心的琢磨推敲，通过上机的运行对知识有了多角度的理解与体会，两周的忙碌努力还有一定的收获，会更加的努力。