Zadanie 1 - przeszukiwanie przestrzeni stanów Piętnastka

Zadanie 1 - przeszukiwanie przestrzeni
stanów
Piętnastka
"Piętnastka", znana również pod angielską nazwą "Fifteen Puzzle", składa się z ramki, w której osadzone jest 15
klocków. Klocki można przesuwać, ponieważ w ramce pozostaje wolne miejsce o wielkości jednego klocka (zatem cała
plansza ma wymiar 4x4). Gra polega na takim przesuwaniu klocków, aby z pewnego losowego układu początkowego
(przykład poniżej)
1
8 9
13 3
15 14
2
12
6
11
7
10
4
5
uzyskać układ wzorcowy odpowiadający poniższemu:
1
5
9
13
2
6
10
14
3 4
7 8
11 12
15
Cel zadania
Celem zadania jest napisanie programu, który będzie rozwiązywał powyższą łamigłówkę, czyli będzie wyznaczał taki
ciąg ruchów, które przeprowadzą układankę z układu początkowego do układu wzorcowego. Należy przebadać, jak
zachowują się w przypadku tego problemu różne metody przeszukiwania przestrzeni stanów:
•strategia "w głąb"
•strategia "wszerz"
•strategia "najpierw najlepszy"
Dla ostatniej z wymienionych strategii należy zaproponować minimum 2 funkcje heurystyczne.
Wymagania funkcjonalne
Celem każdej grupy jest przygotowanie dwóch programów. Zadaniem pierwszego, weryfikowalnego na serwerze
stud.ics.p.lodz.pl jest wczytanie ze standardowego wejścia układu początkowego łamigłówki, oraz wypisanie na
standardowym wyjściu ciągu ruchów rozwiązującego tę łamigłówkę. Przyjmuje się że litera 'L' oznacza przesunięcie
swobodnego klocka w lewo, P w prawo, G w górę, a D w dół . Wybór strategii odbywa się poprzez przekazanie
odpowiednich parametrów w wierszu poleceń aplikacji.
Parametry wiersza poleceń:
-b/--bfs porządek
Strategia przeszukiwania wszerz
-d/--dfs porządek
Strategia przeszukiwania w głąb
-n/--nn id_heurystyk
Strategia najpierw najlepszy
i
Gdzie porządek jest permutacją zbioru {'L','P','G','D'} określającą porządek przeszukiwania sąsiedztwa bieżącego stanu.
Przykładowo napis DGLP oznacza porządek następujący porządek przeszukiwania: dół, góra, lewo, prawo.
Jeżeli porządek zaczyna się od 'R' należy przyjąć kolejność losową (czytaj w każdym węźle grafu losujemy kolejność
przeszukania).
Opis wejścia
W pierwszej linii wejścia znajdują się dwie liczby całkowite w k, odpowiednio pionowy (ilość wierszy) i poziomy (ilość
kolumn) rozmiar ramki. Każdy z następnych w wierszy standardowego wyjścia zawiera k oddzielonych spacjami liczb
całkowitych opisujących element układanki, przy czym wartość 0 oznacza pole puste.
Opis wyjścia
Na standardowym wyjściu powinny się pojawić dwie linie. Pierwsza powinna zawierać jedną liczbę
całkowitą n określającą długość znalezionego rozwiązania (ilość kroków potrzebnych do rozwiązania łamigłówki). W
drugiej zaś linijce powinien się znajdować napis długości n złożony z wielkich liter łacińskich ze zbioru {'L','P', 'G', 'D'}
opisującego kolejne ruchy do wykonania.
Jeżeli dla danego układu początkowego nie istnieje rozwiązanie, w pierwszym i jedynym wierszy wyjścia powinna wię
znajdywać liczba -1.
Aplikacja przeglądająca
Zadaniem drugiej aplikacji, jest wizualizowanie procesu rozwiązywania łamigłówki.