Основы программирования с Java

И после прочтения этой книги, вы должны уметь писать программы для такого рода игр или даже более сложных задач.

Пример задачи

Давайте рассмотрим другой пример, чтобы проиллюстрировать, как выбор соответствующего представления может упростить поиск решений более сложной задачи.

Как и в игре крестики-нолики, задача здесь начинается с матрицы 3х3, но в этой задаче, клетки занимают квадратные яблоки.

Давайте назовем это задачей квадратных яблок.

Люди на самом деле могут вырастить квадратные яблоки или даже квадратные арбузы.

Предположим, что в исходном состоянии этой задачи существует червь в средней ячейке.

Вопрос в том, может ли червь съесть все яблоки, выполнив следующие два правила.

Во-первых, после того, как червь закончил целое яблоко в текущей ячейке, он может двигаться только в другую ячейку, которую разделяет общая сторона, так что эти стрелки показывают 4 возможных хода и 2-е правило состоит в том, что вы не можете переместиться в ту ячейку, которую посещали прежде.

То есть, червь может двигаться только в ячейку, где есть еще несъеденное яблоко внутри.

Рисунок показывает, что червь начинает с середины. После того, как заканчивается среднее яблоко, он может двигаться в одну из четырех клеток на стороне, но не в углу. Таким образом, червь может двигаться вправо, двигаться вниз, двигаться влево и двигаться вверх.

Я хочу, чтобы вы подумали, есть ли решение этой задачи.

То есть, может ли червь съесть все 9 яблок.

Это должно быть совершенно очевидно.

Здесь часть пространства состояний графа и это возможный путь, который может привести к решению.

На самом деле, вы обнаружите, что есть 7 других пути для решения, пробуя другие ходы.

Можно написать программу Java, которая была бы создана для решения этой задачи.

И после прочтения этой книги, вы должны быть в состоянии написать собственную программу для решения таких задач, как эта.

Это демо-программа, которая была написана для вас, чтобы проиллюстрировать решение задачи квадратного яблока.

Задача будет начинаться с червем в середине. Червь настигает яблоко, перемещаясь в другую ячейку.

Отображая условие – не посещать клетки, которые были захвачены ранее, цифры показывают последовательность шагов.

Программа также отображает последовательность шагов в другом окне.

Таким образом, вы можете видеть, что есть в общей сложности 8 решений, как обсуждалось ранее.

Давайте теперь посмотрим на 3D-версию задачи. Задача в основном такая же, как и раньше, за исключением того, что у вас есть 3x3x3 куб как кубик Рубика и с квадратным яблоком в каждой ячейке.

То есть, есть в общей сложности, есть 27 яблок. Чтобы помочь вам визуализировать проблему, диаграмма здесь отображает куб в три слоя.

Подобно тому, что у нас было раньше, червь прячется в середине, и мы должны следовать тем же правилам.

То есть, в начале, есть 6 возможных ходов, вместо 4, как в случае 2D, потому что в дополнение к 4 ячейкам на сторонах в среднем слое, червь также может перейти к средней ячейке на переднем плане и средней ячейке на заднем плане.

И теперь вопрос в том, может ли червь по-прежнему съесть все 27 яблок.

Помните, что червь не может вернуться к любым тем ячейкам, которые были захвачены ранее.

Давайте теперь вернемся и посмотрим на 2D-задачу немного по-другому. Некоторые из красных яблок заменены на зеленые яблоки, и они расположены по такой схеме.

Если червь опять должен начать с середины, следуя тем же правилам, это та же задача, как и раньше, независимо от цвета яблок, и у нас есть те же 8 решений, как и в предыдущем случае 2D.

Теперь рассмотрим, что, если вместо того, чтобы начать с середины, червь начинает с одной из ячеек на стороне, а все другие правила те же самые.

Подсказка в том, что надо посмотреть, как меняется цвет, когда червь переходит из одного яблока в другое.

Давайте теперь вернемся к задаче квадратных яблок 3D и будем чередовать цвета яблок, как мы сделали это в 2D случае.

Как и в предыдущем 3D случае червь прячется в середине.

Так что это все та же 3D задача, как и раньше, хотя цвета некоторых из яблок были изменены.

Теперь используйте то, что вы наблюдали в случае 2D, и попытайтесь придумать быстрое решение этой задачи.

Вопросы

Задача

Может ли червь съесть все 27 яблок, если он начинает от центра куба?

1. Да

2. Нет

Ответ: 2.

Задача

Может ли червь съесть все 27 яблок, если он начинается с одного из углов куба?

1. Да

2. Нет

Ответ: 1.

Из задачи 2D квадратных яблок, мы можем наблюдать, что червь сможет съесть все яблоки, если он начинает с ячейки с красным яблоком. Применяя то же правило в задаче квадратных яблок 3D, мы можем быстро сказать, что червь не сможет съесть все яблоки, если он начинает из центра куба, в котором содержится зеленое яблоко. Аналогичным образом можно быстро сказать, что червь может съесть все яблоки, если он начинает с угла куба, который содержит красное яблоко.

Важность представления задачи

В задаче 2D квадратных яблок, используя красное и зеленое представления яблок, вы увидите, что есть 5 красных яблок и 4 зеленых яблока.

Каждое движение будет чередовать яблоки разных цветов.

Если начинать с зеленого яблока, тогда не будет больше зеленого яблока после употребления четвертого красного яблока.

В 3D случае, существует 14 красных яблок и 13 зеленых яблок.

Используя те же рассуждения, что и в случае 2D, если начинать с зеленого яблока, тогда не будет больше зеленого яблока после окончания 13-го красного яблока.