Geschichte

Indiana Jones erkundete eine Höhle, in der sich ein kostbarer Schatz befindet. Plötzlich ereignete sich ein Erdbeben.

Als das Erdbeben endete, bemerkte er, dass einige Steine, die von der Decke gefallen waren, ihm den Weg zum Schatz versperrten. Er bemerkte auch, dass er einen Stein schieben konnte, aber da Steine ​​sehr schwer waren, konnte er nicht zwei aufeinanderfolgende Steine schieben .

Ihr Ziel ist es, Indiana Jones dabei zu helfen, den Schatz zu finden. Da es sehr schwer ist, auch nur einen Stein zu schieben, ist die Anzahl der Schübe sehr wichtig.

Problem

Finde den besten Weg (wo Indiana Jones so wenig wie möglich Steine ​​drückt), um den Schatz zu finden.

Karte (Eingabe)

Die Karte ist ein mdurch n(beide größer als 1) Matrix , welche fünf Arten von Zellen enthalten kann:

• 0 was bedeutet, die leere Zelle,
• 1 was bedeutet, die Wand,
• 2 in dem sich Indiana Jones befindet (es gibt nur einen),
• 3 in dem sich der Schatz befindet (nur einer existiert),
• und 4, was einen Stein bedeutet.

In der ersten Zeile der Karte wird die Abmessung der Karte wie folgt angegeben 4 6, und von der zweiten bis zur letzten Zeile der Karte wird die Struktur der Höhle wie folgt angegeben.

110131
104040
100101
200000

Daher ist die vollständige Karte:

4 6
110131
104040
100101
200000

was bedeutet

Die Karte wird durch stdin, eine Datei (Sie können den Namen der Datei angeben) oder ein Array im Code angegeben, das nur die oben genannten Informationen enthält.

Ausgabe

Der Mindestbetrag, den Indiana Jones pushen sollte. Wenn dies nicht möglich ist, wird ausgegeben X.

In obigem Fall kann er einen Stein nach links nach oben schieben, dann kann er einen Stein nach rechts nach rechts schieben, um den Schatz zu erhalten. Daher ist die Ausgabe in diesem Fall 2.

Jedoch. in diesem Fall :

4 6
111131
104040
100101
200000

(siehe Abschnitt unten) Er kann keinen richtigen Stein schieben, da dies den Schatz zerstören wird. Auch das Drücken des linken Steins nach rechts ändert nichts. Daher ist die Ausgabe X.

Regeln

• Er kann sich nur in vier Richtungen bewegen, nach oben, unten, links und rechts.
• Er kann nicht zwei aufeinanderfolgende Steine schieben .
• Er kann keinen Stein ziehen und er kann einen Stein nur in eine Richtung ('vorwärts') schieben.
• Er kann nicht durch Wände gehen. Nur Orte, an die er gehen kann, sind leere Zellen und die Schatzzelle.
• Der Stein kann nicht auf den Schatz gelegt werden. Das wird den Schatz zerstören. :(
• Er kann die Karte nicht verlassen.

Tore

Programm, das die meisten Karten (im Abschnitt 'Beispiel' und andere) in einer angemessenen Zeit (insbesondere 10 Sekunden) verarbeiten kann und die richtige Antwort ausgibt, gewinnt.

Hier bedeutet "andere" Beispieleingaben, die in Antworten bereitgestellt werden. Dies bedeutet, dass Sie einen intelligenten Algorithmus erstellen sollten, damit andere Programme Karten, die Ihr Programm lösen kann, nicht lösen können, und von anderen Programmen gelöste Karten von Ihrem Programm gelöst werden können. Das Einfügen von Lösungen in den Code wird jedoch nicht als gültig angesehen.

Hinweis

Dies war ursprünglich ein Zwischenprojekt einer KI-Klasse, das ich mir angehört habe. Nur eines war anders: Es wurde gesagt, dass es nur zwei Felsen gab.

Es wurde gesagt, dass dieses Problem NP ist, aber es wurde auch gesagt, dass ein guter heuristischer Algorithmus das Problem ziemlich effizient lösen kann. Ich habe einige Ideen und Heuristiken verwendet, um das Problem effizient zu lösen, und mein Code konnte alle Lösungen von Beispielen sehr schnell finden (weniger als eine Sekunde).

Wenn es jedoch mehr als zwei Steine ​​gab, gab es einige Fälle, in denen der Code die Antwort nicht in angemessener Zeit fand. Ich hatte einige Ideen, aber einige davon waren „falsch“ und ich konnte dem Code keine anderen Ideen mitteilen. Ich wollte sehen, welche intelligenten Algorithmen existieren, um dieses Problem zu lösen, und schrieb dies.

Da ich das Projekt bereits abgeschlossen habe (Bilder sind übrigens nicht meine - ich habe sie gegoogelt), müssen Sie sich darüber keine Gedanken machen.

Beispiele

Beispiele finden Sie hier. Sie können auch Beispiele sehen und testen Sie Ihre Ergebnisse bei hier (dies in modernen Browsern funktionieren sollte). Sie können die Karte in dem oben beschriebenen Format abrufen, indem Sie sie whatisthis()in die JS-Konsole eingeben .

http://bit.sparcs.org/~differ/sokoban/#0 ~ http://bit.sparcs.org/~differ/sokoban/#19 enthält Beispiele, die ursprünglich von der Klasse bereitgestellt wurden.

Ergebnis

Entschuldigung, ich war spät dran. Eigentlich ziemlich viel. : P (Ich war zu faul, um ein Tor zu erzielen. Entschuldigung.)

Unten ist das Ergebnis. (X: falsch, O: richtig,?: Dauert mindestens 10s, angehalten)

Map#: 0 1 2 3 4 5 12 15 19 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
Ruby: X O O ? O O  O  X  ?  ?  O  ?  ?  ?  ?  ?
Java: O O X O X X  O  O  ?  ?  O  O  O  X  O  O

(Java 19: dauerte 25s, das Ergebnis war korrekt.) (Ich habe Ruby 1.9.3 und Javac 1.7.0_13 verwendet.)

Es scheint, dass der Java-Algorithmus in der Tat besser war. (Übrigens habe ich mir eine ähnliche Methode überlegt, aber mir ist aufgefallen, dass es Karten wie die Testkarte 5 gibt.)

Java - Ein bisschen schlauer / schneller

Da ist ein bisschen Code. Ich versuche, schneller zu sein, indem ich die Schübe in der Reihenfolge auswerte, "wie wahrscheinlich es ist, dass dies einen Weg zum Schatz freigibt", die auf zwei Dijkstra-Durchgängen basiert (einer stoppt, wenn er auf Felsen stößt, der andere ignoriert Felsen). Es funktioniert ziemlich gut, und das eine Beispiel aus dem Pastebin, das für den Autor problematisch zu sein scheint, wird durch diese Implementierung in ca. 2 Sekunden gelöst. Einige andere Beispiele dauern bis zu 30-40 Sekunden, was ich immer noch zu lange finde, aber ich konnte keinen Weg finden, dies zu verbessern, ohne das Zeug zu zerbrechen :)

Ich habe meine Sachen in mehrere Dateien aufgeteilt, um eine bessere Struktur herauszufinden (auch, warum ich von Ruby auf Java umgestiegen bin):

Einstiegspunkt:

import java.util.Date;    
public class IndianaJones {
    public static void main(final String[] args) throws Exception {
        final Maze maze = new Maze(System.in);
        final Date startAt = new Date();
        final int solution = maze.solve();
        final Date endAt = new Date();
        System.out.printf("Found solution: %s in %d ms.",
                          solution < Integer.MAX_VALUE ? solution : "X",
                          endAt.getTime() - startAt.getTime());
    }
}

Direction-Helfer-Aufzählung:

enum Direction {
    UP(-1, 0), DOWN(1, 0), LEFT(0, -1), RIGHT(0, 1);

    public final int drow;
    public final int dcol;

    private Direction(final int drow, final int dcol) {
        this.drow = drow;
        this.dcol = dcol;
    }

    public final Direction opposite() {
        switch (this) {
        case UP:
            return DOWN;
        case DOWN:
            return UP;
        case LEFT:
            return RIGHT;
        case RIGHT:
            return LEFT;
        }
        return null;
    }
}

Eine abstrakte Klasse, die einen lokalisierten Teil des "Labyrinths" darstellt:

abstract class PointOfInterest {
    public final int row;
    public final int col;

    protected PointOfInterest(final int row, final int col) {
        this.row = row;
        this.col = col;
    }

    public final boolean isAt(final int row, final int col) {
        return this.row == row && this.col == col;
    }

    @Override
    public final String toString() {
        return getClass().getSimpleName() + "(" + row + ", " + col + ")";
    }

    @Override
    public final int hashCode() {
        return row ^ col;
    }

    @Override
    public final boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (!(obj instanceof PointOfInterest))
            return false;
        if (!getClass().equals(obj.getClass()))
            return false;
        final PointOfInterest other = (PointOfInterest) obj;
        return row == other.row && col == other.col;
    }
}

Und schließlich das Labyrinth selbst:

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.Arrays;
import java.util.EnumSet;
import java.util.HashSet;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;

public class Maze {
    private static final char WALL = '1';
    private static final char INDY = '2';
    private static final char GOAL = '3';
    private static final char ROCK = '4';

    private final Maze parent;
    private final Set<Maze> visited;
    private final boolean[][] map;
    private final int[][] dijkstra;
    private int[][] dijkstraGhost;
    private String stringValue = null;

    private int shortestSolution = Integer.MAX_VALUE;

    private Goal goal = null;
    private Indy indy = null;
    private Set<Rock> rocks = new HashSet<>();

    private Maze(final Maze parent, final Rock rock, final Direction direction) {
        this.parent = parent;
        this.visited = parent.visited;
        map = parent.map;
        dijkstra = new int[map.length][map[rock.row].length];
        for (final int[] part : dijkstra)
            Arrays.fill(part, Integer.MAX_VALUE);
        goal = new Goal(parent.goal.row, parent.goal.col);
        indy = new Indy(rock.row, rock.col);
        for (final Rock r : parent.rocks)
            if (r == rock)
                rocks.add(new Rock(r.row + direction.drow, r.col + direction.dcol));
            else
                rocks.add(new Rock(r.row, r.col));
        updateDijkstra(goal.row, goal.col, 0, true);
    }

    public Maze(final InputStream is) {
        this.parent = null;
        this.visited = new HashSet<>();
        try (final BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is))) {
            String line = br.readLine();
            final String[] sizeParts = line.split(" ");
            final int height = Integer.parseInt(sizeParts[0]);
            final int width = Integer.parseInt(sizeParts[1]);
            map = new boolean[height][width];
            dijkstra = new int[height][width];

            int row = 0;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                for (int col = 0; col < line.length(); col++) {
                    final char c = line.charAt(col);
                    map[row][col] = c == WALL;
                    dijkstra[row][col] = Integer.MAX_VALUE;
                    if (c == INDY) {
                        if (indy != null)
                            throw new IllegalStateException("Found a second indy!");
                        indy = new Indy(row, col);
                    } else if (c == GOAL) {
                        if (goal != null)
                            throw new IllegalStateException("Found a second treasure!");
                        goal = new Goal(row, col);
                    } else if (c == ROCK) {
                        rocks.add(new Rock(row, col));
                    }
                }
                row++;
            }

            updateDijkstra(goal.row, goal.col, 0, true);
        } catch (final IOException ioe) {
            throw new RuntimeException("Could not read maze from InputStream", ioe);
        }
    }

    public int getShortestSolution() {
        Maze ptr = this;
        while (ptr.parent != null)
            ptr = ptr.parent;
        return ptr.shortestSolution;
    }

    public void setShortestSolution(int shortestSolution) {
        Maze ptr = this;
        while (ptr.parent != null)
            ptr = ptr.parent;
        ptr.shortestSolution = Math.min(ptr.shortestSolution, shortestSolution);
    }

    private final boolean isRepeat(final Maze maze) {
        return this.visited.contains(maze);
    }

    private final void updateDijkstra(final int row, final int col, final int value, final boolean force) {
        if (row < 0 || col < 0 || row >= dijkstra.length || col >= dijkstra[row].length)
            return;
        if (map[row][col] || isRockPresent(row, col))
            return;
        if (dijkstra[row][col] <= value && !force)
            return;

        dijkstra[row][col] = value;
        updateDijkstra(row - 1, col, value + 1, false);
        updateDijkstra(row + 1, col, value + 1, false);
        updateDijkstra(row, col - 1, value + 1, false);
        updateDijkstra(row, col + 1, value + 1, false);
    }

    private final void updateDijkstraGhost(final int row, final int col, final int value, final boolean force) {
        if (row < 0 || col < 0 || row >= dijkstra.length || col >= dijkstra[row].length)
            return;
        if (map[row][col] || isRockPresent(row, col))
            return;
        if (dijkstraGhost[row][col] <= value && !force)
            return;

        dijkstraGhost[row][col] = value;
        updateDijkstraGhost(row - 1, col, value + 1, false);
        updateDijkstraGhost(row + 1, col, value + 1, false);
        updateDijkstraGhost(row, col - 1, value + 1, false);
        updateDijkstraGhost(row, col + 1, value + 1, false);
    }

    private final int dijkstraScore(final int row, final int col) {
        if (row < 0 || col < 0 || row >= dijkstra.length || col >= dijkstra[row].length)
            return Integer.MAX_VALUE;
        return dijkstra[row][col];
    }

    private final int dijkstraGhostScore(final int row, final int col) {
        if (dijkstraGhost == null) {
            dijkstraGhost = new int[map.length][map[indy.row].length];
            for (final int[] part : dijkstraGhost)
                Arrays.fill(part, Integer.MAX_VALUE);
            updateDijkstraGhost(goal.row, goal.col, 0, true);
        }
        if (row < 0 || col < 0 || row >= dijkstra.length || col >= dijkstra[row].length)
            return Integer.MAX_VALUE;
        return dijkstraGhost[row][col];
    }

    private boolean isRockPresent(final int row, final int col) {
        for (final Rock rock : rocks)
            if (rock.isAt(row, col))
                return true;
        return false;
    }

    public boolean isEmpty(final int row, final int col) {
        if (row < 0 || col < 0 || row >= map.length || col >= map[row].length)
            return false;
        return !map[row][col] && !isRockPresent(row, col) && !goal.isAt(row, col);
    }

    public int solve() {
        return solve(0);
    }

    private int solve(final int currentDepth) {
        System.out.println(toString());
        visited.add(this);
        if (isSolved()) {
            setShortestSolution(currentDepth);
            return 0;
        }
        if (currentDepth >= getShortestSolution()) {
            System.out.println("Aborting at depth " + currentDepth + " because we know better: "
                               + getShortestSolution());
            return Integer.MAX_VALUE;
        }
        final Map<Rock, Set<Direction>> nextTries = indy.getMoveableRocks();
        int shortest = Integer.MAX_VALUE - 1;
        for (final Map.Entry<Rock, Set<Direction>> tries : nextTries.entrySet()) {
            final Rock rock = tries.getKey();
            for (final Direction dir : tries.getValue()) {
                final Maze next = new Maze(this, rock, dir);
                if (!isRepeat(next)) {
                    final int nextSolution = next.solve(currentDepth + 1);
                    if (nextSolution < shortest)
                        shortest = nextSolution;
                }
            }
        }
        return shortest + 1;
    }

    public boolean isSolved() {
        return indy.canReachTreasure();
    }

    @Override
    public String toString() {
        if (stringValue == null) {
            final StringBuilder out = new StringBuilder();
            for (int row = 0; row < map.length; row++) {
                if (row == 0) {
                    out.append('\u250C');
                    for (int col = 0; col < map[row].length; col++)
                        out.append('\u2500');
                    out.append("\u2510\n");
                }
                out.append('\u2502');
                for (int col = 0; col < map[row].length; col++) {
                    if (indy.isAt(row, col))
                        out.append('*');
                    else if (goal.isAt(row, col))
                        out.append("$");
                    else if (isRockPresent(row, col))
                        out.append("@");
                    else if (map[row][col])
                        out.append('\u2588');
                    else
                        out.append(base64(dijkstra[row][col]));
                }
                out.append("\u2502\n");
                if (row == map.length - 1) {
                    out.append('\u2514');
                    for (int col = 0; col < map[row].length; col++)
                        out.append('\u2500');
                    out.append("\u2518\n");
                }
            }
            stringValue = out.toString();
        }
        return stringValue;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (!obj.getClass().equals(getClass()))
            return false;
        final Maze other = (Maze) obj;
        if (other.map.length != map.length)
            return false;
        for (int row = 0; row < map.length; row++) {
            if (other.map[row].length != map[row].length)
                return false;
            for (int col = 0; col < map[row].length; col++)
                if (other.map[row][col] != map[row][col])
                    return false;
        }
        return indy.equals(other.indy) && rocks.equals(other.rocks) && goal.equals(other.goal);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return getClass().hashCode() ^ indy.hashCode() ^ goal.hashCode() ^ rocks.hashCode();
    }

    private final class Goal extends PointOfInterest {
        public Goal(final int row, final int col) {
            super(row, col);
        }
    }

    private final class Indy extends PointOfInterest {
        public Indy(final int row, final int col) {
            super(row, col);
        }

        public boolean canReachTreasure() {
            return dijkstraScore(row, col) < Integer.MAX_VALUE;
        }

        public SortedMap<Rock, Set<Direction>> getMoveableRocks() {
            final SortedMap<Rock, Set<Direction>> out = new TreeMap<>();
            @SuppressWarnings("unchecked")
            final Set<Direction> checked[][] = new Set[map.length][map[row].length];
            lookForRocks(out, checked, row, col, null);
            return out;
        }

        private final void lookForRocks(final Map<Rock, Set<Direction>> rockStore,
                                        final Set<Direction>[][] checked,
                                        final int row,
                                        final int col,
                                        final Direction comingFrom) {
            if (row < 0 || col < 0 || row >= checked.length || col >= checked[row].length)
                return;
            if (checked[row][col] == null)
                checked[row][col] = EnumSet.noneOf(Direction.class);
            if (checked[row][col].contains(comingFrom))
                return;
            for (final Rock rock : rocks) {
                if (rock.row == row && rock.col == col) {
                    if (rock.canBeMoved(comingFrom) && rock.isWorthMoving(comingFrom)) {
                        if (!rockStore.containsKey(rock))
                            rockStore.put(rock, EnumSet.noneOf(Direction.class));
                        rockStore.get(rock).add(comingFrom);
                    }
                    return;
                }
            }
            if (comingFrom != null)
                checked[row][col].add(comingFrom);
            for (final Direction dir : Direction.values())
                if (comingFrom == null || dir != comingFrom.opposite())
                    if (isEmpty(row + dir.drow, col + dir.dcol) || isRockPresent(row + dir.drow, col + dir.dcol))
                        lookForRocks(rockStore, checked, row + dir.drow, col + dir.dcol, dir);
        }
    }

    private final class Rock extends PointOfInterest implements Comparable<Rock> {
        public Rock(final int row, final int col) {
            super(row, col);
        }

        public boolean canBeMoved(final Direction direction) {
            return isEmpty(row + direction.drow, col + direction.dcol);
        }

        public boolean isWorthMoving(final Direction direction) {
            boolean worthIt = false;
            boolean reachable = false;
            int emptyAround = 0;
            for (final Direction dir : Direction.values()) {
                reachable |= (dijkstraScore(row, col) < Integer.MAX_VALUE);
                emptyAround += (isEmpty(row + dir.drow, col + dir.dcol) ? 1 : 0);
                if (dir != direction && dir != direction.opposite()
                    && dijkstraScore(row + dir.drow, col + dir.dcol) < Integer.MAX_VALUE)
                    worthIt = true;
            }
            return (emptyAround < 4) && (worthIt || !reachable);
        }

        public int proximityIndice() {
            final int ds = min(dijkstraScore(row - 1, col),
                               dijkstraScore(row + 1, col),
                               dijkstraScore(row, col - 1),
                               dijkstraScore(row, col + 1));
            if (ds < Integer.MAX_VALUE)
                return ds;
            else
                return min(dijkstraGhostScore(row - 1, col),
                           dijkstraGhostScore(row + 1, col),
                           dijkstraGhostScore(row, col - 1),
                           dijkstraGhostScore(row, col + 1));
        }

        @Override
        public int compareTo(Rock o) {
            return new Integer(proximityIndice()).compareTo(o.proximityIndice());
        }
    }

    private static final char base64(final int i) {
        if (i >= 0 && i <= 9)
            return (char) ('0' + i);
        else if (i < 36)
            return (char) ('A' + (i - 10));
        else
            return ' ';
    }

    private static final int min(final int i1, final int i2, final int... in) {
        int min = Math.min(i1, i2);
        for (final int i : in)
            min = Math.min(min, i);
        return min;
    }
}

Ruby - Riesig und blostered

Etwas naive Umsetzung, die den Weg durch das Labyrinth bahnt. In einigen (nicht so) seltsamen Fällen ist es nicht superschnell. Es kann verbessert werden, indem bessere Heuristiken gefunden werden als nur "Wenn es näher am Schatz ist, wollen wir zuerst nachforschen", aber die allgemeinen Ideen sind da.

Es wird Ihnen auch zeigen, wie Indiana den Schatz in die Hände bekommen hat, falls er kann, das ist ein Bonus.

EMPTY = '0'
WALL = '1'
INDY = '2'
GOAL = '3'
ROCK = '4'

map=%q|8 8
00001000
00000100
00000010
00000010
03004040
10000010
10000100
10000102|

def deep_dup(arr)
  dupl = arr.dup
  (0..dupl.size-1).to_a.each do |i|
    dupl[i] = dupl[i].dup
  end
  return dupl
end

class Map
  @@visited = []
  attr_reader :mapdata, :indy_r, :indy_c, :prev

  def self.parse(str)
    lines = str.split("\n")
    mapdata = []
    indy_r = -1
    indy_c = -1
    lines[1..-1].each_with_index do |line, idx|
      row = ((mapdata ||= [])[idx] ||= [])
      line.split(//).each_with_index do |c, cidx|
        if c==INDY
          indy_r = idx
          indy_c = cidx
          row[cidx] = EMPTY
        else
          row[cidx] = c
        end
      end
    end
    return Map.new(mapdata, indy_r, indy_c)
  end

  def initialize(mapdata, indy_r, indy_c, prev = nil, pushed = false)
    @mapdata = mapdata
    @mapdata.freeze
    @mapdata.each {|x| x.freeze}
    @indy_r = indy_r
    @indy_c = indy_c
    @prev = prev
    @pushed = pushed
  end

  def visit!
    @@visited << self
  end

  def visited?
    @@visited.include?(self)
  end

  def pushes
    pushes = @pushed ? 1 : 0
    if @prev
      pushes += @prev.pushes
    end
    return pushes
  end

  def history
    return @prev ? [email protected] : 0
  end

  def next_maps
    maps = []
    [[-1, 0], [1, 0], [0, -1], [0, 1]].each do |dr, dc|
      new_i_r = self.indy_r + dr
      new_i_c = self.indy_c + dc
      if new_i_r >= 0 && new_i_r < @mapdata.size && new_i_c >= 0 && new_i_c < @mapdata[0].size
        new_map = nil
        pushed = false
        case @mapdata[new_i_r][new_i_c]
        when EMPTY, GOAL then new_map = @mapdata
        when ROCK then
          if @mapdata[new_i_r+dr] && @mapdata[new_i_r+dr][new_i_c+dc] == EMPTY
            new_map = deep_dup(@mapdata)
            new_map[new_i_r][new_i_c] = EMPTY
            new_map[new_i_r+dr][new_i_c+dc] = ROCK
            pushed = true
          end
        end
        if new_map && !@@visited.include?(new_map = Map.new(new_map, new_i_r, new_i_c, self, pushed))
          maps << new_map
        end
      end
    end
    return maps
  end

  def wins?
    return @mapdata[@indy_r][@indy_c] == GOAL
  end

  def to_s
    str = ''
    @mapdata.each_with_index do |row, r|
      row.each_with_index do |col, c|
        if r == @indy_r and c == @indy_c then
          str += 'I'
        else
          case col
          when EMPTY then str += '_'
          when WALL then str+= '#'
          when ROCK then str += 'O'
          when GOAL then str += '$'
          end
        end
      end
      str += "\n"
    end
    return str
  end

  def ==(other)
    return (self.mapdata == other.mapdata) &&
      (self.indy_r == other.indy_r) &&
      (self.indy_c == other.indy_c)
  end

  def dist_to_treasure
    if @distance.nil?
      @mapdata.each_with_index do |r, ri|
        r.each_with_index do |c, ci|
          if c == GOAL
            @distance = Math.sqrt((ri - @indy_r)**2 + (ci - @indy_c)**2)
            return @distance
          end
        end
      end
    end
    return @distance
  end

  def <=>(other)
    dist_diff = self.dist_to_treasure <=> other.dist_to_treasure
    if dist_diff != 0
      return dist_diff
    else
      return self.pushes <=> other.pushes
    end
  end
end

scored = nil
root = Map.parse(map)
to_visit = [root]
until to_visit.empty?
  state = to_visit.pop
  next if state.visited?
  if state.wins? && (scored.nil? || scored.pushes > state.pushes)
    scored = state
  end
  state.visit!
  to_visit += state.next_maps
  to_visit.reject! {|x| x.visited? || (scored && scored.pushes <= x.pushes) }
  to_visit.sort!
  to_visit.reverse!
end

puts scored ? scored.pushes : 'X'
exit(0) unless scored
steps = [scored]
curr = scored
while curr = curr.prev
  steps << curr
end
puts "\nDetails of the path:"
steps.reverse.each_with_index do |step, idx|
  puts "Step ##{idx} (history: #{step.history}, pushes so far: #{step.pushes})"
  puts step
  puts
end

Bearbeiten: Ich überlege mir Möglichkeiten, die Leistung in nicht offensichtlichen Situationen (in denen es derzeit grüne Eier saugt) erheblich zu verbessern, indem ich eine einfache Bewegungsbewertung fallen lasse (z. B. nur darauf achten, wann Indy Steine ​​schiebt und / oder zum Schatz gelangt). Ich werde den Code wahrscheinlich später aktualisieren, sobald ich Zeit zum Implementieren hatte.

C ++ 14 von 16

Der Algorithmus ist ineffizient und speicherhungrig. Außerdem konnte ich mir die Zeit zum Aufräumen nicht leisten, werde es aber tun, wenn ich mehr Zeit habe;) Ein interessanter Punkt ist, dass mein Algorithmus bei denselben Testkarten wie der des Fragestellers versagt. Auf meinem alten Notizbuch beginnt der Prozess, für die Karten T4 und T6 zu tauschen. Map 3 dauert ziemlich lange, ist aber rechtzeitig gelöst. Alle anderen werden fast augenblicklich gelöst. Also muss ich herausfinden, wie man T4 und T6 löst und den Algorithmus auf einer Maschine mit mehr Speicher ausprobieren. Schließlich kann ich dort T4 und T6 lösen. Ich werde den Beitrag auf dem Laufenden halten ...

Unten ist das Ergebnis. (X: falsch, O: richtig,?: Dauert mindestens 10s, angehalten)

Map#         : 0 1 2 3 4 5 12 15 19 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
C++  (foobar): O O O O O O  O  O  O  O  O  O  ?  O  ?  O
Ruby (Romain): X O O ? O O  O  X  ?  ?  O  ?  ?  ?  ?  ?
Java (Romain): O O X O X X  O  O  ?  ?  O  O  O  X  O  O

Da der Quellcode ziemlich lang und nicht wirklich schön zu lesen ist ... Im Grunde sucht er nur nach allen Steinen, die Indiana Jones erreichen kann. Für die zu erreichenden Felsen werden die Informationen gespeichert, in welche Richtungen sie bewegt werden können. So wird eine Liste möglicher Züge für die aktuelle Karte erstellt. Für jede dieser möglichen Bewegungen wird eine Kopie der Karte erstellt und die Bewegung angewendet. Für die neu erstellten Karten prüft der Algorithmus erneut, welche Züge angewendet werden können ... Dies geschieht, bis entweder keine weiteren Züge mehr möglich sind oder ein Weg zur Schatzkiste gefunden wird. Da der Algorithmus zuerst alle Bewegungen versucht, die nur eine Bewegung benötigen, um zur Brust zu gelangen, dann alle, die zwei benötigen, und so weiter ... Der erste gefundene Weg ist automatisch auch der kürzeste. Um Schleifen zu vermeiden, merkt sich der Algorithmus für jede Karte, welche Bewegungen angewendet werden könnten. Wenn eine andere Karte erstellt wird, die eine Liste der zuvor bereits gefundenen Züge enthält, werden diese stillschweigend gelöscht, da sie bereits verarbeitet werden. Leider ist es nicht möglich, jede Bewegung nur einmal auszuführen, da es Karten geben kann, bei denen ein Stein mehrmals über dasselbe Feld bewegt werden muss. Ansonsten könnte ich viel Speicher sparen. Um auch Karten wie Karte 3 rechtzeitig zu lösen, ignoriert der Algorithmus alle Steine, die herumlaufen können ... Auf Karte 3 wird der Stein also mitten im Nirgendwo bewegt, aber nur so lange, bis keine Wände mehr um ihn herum sind. Der Code kann mit g ++ --std = c ++ 0x mit g ++ Version 4.4.3 oder neuer kompiliert werden. Es ist nicht möglich, jede Bewegung nur einmal auszuführen, da es Karten geben kann, bei denen ein Stein mehrmals über dasselbe Feld bewegt werden muss. Ansonsten könnte ich viel Speicher sparen. Um auch Karten wie Karte 3 rechtzeitig zu lösen, ignoriert der Algorithmus alle Steine, die herumlaufen können ... Auf Karte 3 wird der Stein also mitten im Nirgendwo bewegt, aber nur so lange, bis keine Wände mehr um ihn herum sind. Der Code kann mit g ++ --std = c ++ 0x mit g ++ Version 4.4.3 oder neuer kompiliert werden. Es ist nicht möglich, jede Bewegung nur einmal auszuführen, da es Karten geben kann, bei denen ein Stein mehrmals über dasselbe Feld bewegt werden muss. Ansonsten könnte ich viel Speicher sparen. Um auch Karten wie Karte 3 rechtzeitig zu lösen, ignoriert der Algorithmus alle Steine, die herumlaufen können ... Auf Karte 3 wird der Stein also mitten im Nirgendwo bewegt, aber nur so lange, bis keine Wände mehr um ihn herum sind. Der Code kann mit g ++ --std = c ++ 0x mit g ++ Version 4.4.3 oder neuer kompiliert werden. aber nur bis es keine Mauern mehr gibt. Der Code kann mit g ++ --std = c ++ 0x mit g ++ Version 4.4.3 oder neuer kompiliert werden. aber nur bis es keine Mauern mehr gibt. Der Code kann mit g ++ --std = c ++ 0x mit g ++ Version 4.4.3 oder neuer kompiliert werden.

#include <vector>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <sstream>
#include <unordered_set>
#include <utility>

enum class dir : char {
    up, down, left, right
};

enum class field : char {
    floor, wall, indiana, treasure, rock, border, visited
};

class pos {
    private:
        int x, y;
        field f_type;


    public:
        pos() : x{-1}, y{-1}, f_type{field::border} {}
        pos(int x, int y, field f_type) : x{x}, y{y}, f_type{f_type} {}

        const field& get() {
            return f_type;
        }

        friend class map;
        friend class move;

        bool operator==(const pos& other) const {
            return x == other.x && y == other.y && f_type == other.f_type;
        }
};

class move {
    private:
        pos position;
        dir direction;

    public:
        move(pos& position, dir&& direction) : position(position), direction(direction) {}

        bool operator==(const move& other) const {
            return position == other.position && direction == other.direction;
        }

        int int_value() const {
            return static_cast<char>(direction) + position.x + position.y + static_cast<char>(position.f_type);
        }

        std::string str() const;

        friend class map;
};

std::string move::str() const {
    std::string direction_str;
    switch(direction) {
        case dir::up: direction_str = "up"; break;
        case dir::down: direction_str = "down"; break;
        case dir::left: direction_str = "left"; break;
        case dir::right: direction_str = "right"; break;
    }
    std::ostringstream oss{};
    oss << "move x" << position.x << " y" << position.y << " " << direction_str;
    return oss.str();
}

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const move& move_object) {
    return os << move_object.str();
}


namespace std {
    template<> struct hash< ::move> {
        size_t operator()(const ::move& o) const {
            return hash<int>()(o.int_value());
        }
    };
}


class constellation {
    private:
        const std::unordered_set<move> moves;

    public:
        constellation(const std::unordered_set<move>& moves) : moves(moves) {}

        bool operator==(const constellation& other) const {
            if (moves.size() != other.moves.size()) return false;
            for (auto i = moves.begin(); i != moves.end(); ++i) {
                if (!other.moves.count(*i)) return false;
            }
            return true;
        }

        int int_value() const {
            int v = 0;
            for (auto i = moves.begin(); i != moves.end(); ++i) {
                v += i->int_value();
            }
            return v;
        }
};

namespace std {
    template<> struct hash< ::constellation> {
        size_t operator()(const ::constellation& o) const {
            return hash<int>()(o.int_value());
        }
    };
}


class map {

    private:
        pos* previous;
        pos start, border;
        std::vector< std::vector<pos> > rep;
        void init(const std::string&);

    public:
        map(std::istream& input) : previous{} {
            init(static_cast<std::stringstream const&>(std::stringstream() << input.rdbuf()).str());
        }

        map& move(const move& m) {
            pos source = m.position;
            pos& target = get(source, m.direction);
            target.f_type = source.f_type;
            source.f_type = field::indiana;
            rep[start.y][start.x].f_type = field::floor;
            start = source;
            rep[start.y][start.x].f_type = field::indiana;
            return *this;
        }

        std::string str() const;

        pos& get() { return start; }

        pos& get(pos& position, const dir& direction) {
            int tx = position.x, ty = position.y;
            switch(direction) {
                case dir::up: --ty; break;
                case dir::down: ++ty; break;
                case dir::left: --tx; break;
                case dir::right: ++tx; break;
            }
            previous = &position;
            if (tx >= 0 && ty >= 0 && static_cast<int>(rep.size()) > ty && static_cast<int>(rep[ty].size()) > tx) {
                pos& tmp = rep[ty][tx];
                return tmp;
            }
            border.x = tx;
            border.y = ty;
            return border;
        }

        pos& prev() {
            return *previous;
        }

        void find_moves(std::unordered_set< ::move>& moves, bool& finished) {
            map copy = *this;
            auto& rep = copy.rep;
            bool changed = true;

            while (changed) {
                changed = false;
                for (auto row = rep.begin(); row != rep.end(); ++row) {
                    for (auto col = row->begin(); col != row->end(); ++col) {
                        // check if the field is of interest
                        if (col->f_type == field::floor || col->f_type == field::treasure || col->f_type == field::rock) {
                            // get neighbours
                            pos& up = copy.get(*col, dir::up);
                            pos& down = copy.get(*col, dir::down);
                            pos& left = copy.get(*col, dir::left);
                            pos& right = copy.get(*col, dir::right);
                            // ignore uninteresting rocks
                            if (col->f_type == field::rock && (up.f_type == field::floor || up.f_type == field::indiana || up.f_type == field::visited) && (down.f_type == field::floor || down.f_type == field::indiana || down.f_type == field::visited) && (left.f_type == field::floor || left.f_type == field::indiana || left.f_type == field::visited) && (right.f_type == field::floor || right.f_type == field::indiana || right.f_type == field::visited)) {
                                pos& upper_left = copy.get(up, dir::left);
                                pos& lower_left = copy.get(down, dir::left);
                                pos& upper_right = copy.get(up, dir::right);
                                pos& lower_right = copy.get(down, dir::right);
                                if ((upper_left.f_type == field::floor || upper_left.f_type == field::indiana || upper_left.f_type == field::visited) && (lower_left.f_type == field::floor || lower_left.f_type == field::indiana || lower_left.f_type == field::visited) && (upper_right.f_type == field::floor || upper_right.f_type == field::indiana || upper_right.f_type == field::visited) && (lower_right.f_type == field::floor || lower_right.f_type == field::indiana || lower_right.f_type == field::visited)) {
                                    continue;
                                }
                            }
                            // check if the field can be reached
                            if (up.f_type == field::visited || up.f_type == field::indiana) {
                                if (col->f_type == field::rock && (down.f_type == field::visited || down.f_type == field::floor || down.f_type == field::indiana)) {
                                    auto insertion = moves.insert( ::move(*col, dir::down));
                                    if (insertion.second) {
                                        changed = true;
                                    }
                                }
                                else if (col->f_type == field::floor) {
                                    changed = true;
                                    col->f_type = field::visited;
                                }
                                else if (col->f_type == field::treasure) {
                                    finished = true;
                                    return;
                                }
                            }
                            if (down.f_type == field::visited || down.f_type == field::indiana) {
                                if (col->f_type == field::rock && (up.f_type == field::visited || up.f_type == field::floor || up.f_type == field::indiana)) {
                                    auto insertion = moves.insert( ::move(*col, dir::up));
                                    if (insertion.second) {
                                        changed = true;
                                    }
                                }
                                else if (col->f_type == field::floor) {
                                    changed = true;
                                    col->f_type = field::visited;
                                }
                                else if (col->f_type == field::treasure) {
                                    finished = true;
                                    return;
                                }
                            }
                            if (left.f_type == field::visited || left.f_type == field::indiana) {
                                if (col->f_type == field::rock && (right.f_type == field::visited || right.f_type == field::floor || right.f_type == field::indiana)) {
                                    auto insertion = moves.insert( ::move(*col, dir::right));
                                    if (insertion.second) {
                                        changed = true;
                                    }
                                }
                                else if (col->f_type == field::floor) {
                                    changed = true;
                                    col->f_type = field::visited;
                                }
                                else if (col->f_type == field::treasure) {
                                    finished = true;
                                    return;
                                }
                            }
                            if (right.f_type == field::visited || right.f_type == field::indiana) {
                                if (col->f_type == field::rock && (left.f_type == field::visited || left.f_type == field::floor || left.f_type == field::indiana)) {
                                    auto insertion = moves.insert( ::move(*col, dir::left));
                                    if (insertion.second) {
                                        changed = true;
                                    }
                                }
                                else if (col->f_type == field::floor) {
                                    changed = true;
                                    col->f_type = field::visited;
                                }
                                else if (col->f_type == field::treasure) {
                                    finished = true;
                                    return;
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }

};

void map::init(const std::string& in) {
    bool first = true;

    for(auto i = in.begin(); i != in.end(); ++i) {
        if (*i == '\n') {
           first = false;
            rep.push_back({});
            continue;
        }
        else if (first) continue;

        field tmp(static_cast<field>(*i - '0'));
        pos current(rep.back().size(), rep.size() - 1, tmp);
        switch(tmp) {
            case field::indiana:
                start = current;
            case field::floor:
            case field::wall:
            case field::treasure:
            case field::rock:
                rep.back().push_back(current);
                break;
            default: std::cerr << "Invalid field value '" << (char) (static_cast<char>(tmp) + 48) << '\'' << std::endl;
        }
    }
}

std::string map::str() const {
    std::string t{};
    for (auto row = rep.begin(); row != rep.end(); ++row) {
        for (auto col = row->begin(); col != row->end(); ++col) {
            t += static_cast<char>(col->f_type) + '0';
        }
        t += '\n';
    }
    return t;
}

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const map& map_object) {
    return os << map_object.str();
}

int solve(map&& data) {
    int moves_taken = -1;
    bool finished = false;
    std::vector<map> current_maps{data}, next_maps;
    std::unordered_set<constellation> known_constellations;

    while (!finished && !current_maps.empty()) {
        for (auto i = current_maps.begin(); i != current_maps.end(); ++i) {
            std::unordered_set<move> moves;
            i->find_moves(moves, finished);
            auto result = known_constellations.insert(constellation(moves));
            if (!result.second) {
                continue; // this map constellation was already seen. prevent loops...
            }

            if (finished) break;
            for (auto m = moves.begin(); m != moves.end(); ++m) {
                map map_copy = *i;
                map_copy.move(*m);
                next_maps.push_back(map_copy);
            }


        }
        ++moves_taken;
        current_maps = std::move(next_maps);
    }
    if (!finished && current_maps.empty()) return -1;
    return moves_taken;
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    map data{std::cin};

    int moves_taken = solve(std::move(data));
    if (moves_taken == -1) std::cout << "X" << std::endl;
    else std::cout << moves_taken << std::endl;

    return 0;
}

Bearbeiten: Das Programm nimmt seine Eingabe von stdin entgegen und ignoriert die erste Zeile, die die Größe der Karte enthält. Es wird überprüft, ob nur zulässige Zeichen in der Karte verwendet werden, es wird jedoch nicht überprüft, ob nur ein Indiana Jones und eine Schatztruhe vorhanden sind. Es ist also möglich, mehr als eine Bewegung zu platzieren, und die geringste Bewegung, die erforderlich ist, um eine der Truhen zu erreichen, wird auf Standard gedruckt. Ungültige Zeichen in der Karte werden übersprungen und das Programm versucht, die geringste Anzahl von Zügen für die resultierende Karte zu berechnen. Die Berechnung startet, wenn stdin geschlossen ist (auf meinem System Strg + d).