Реферат по предмету "Информатика, программирование"


Программа выбора оптимального (наикратчайшего) маршрута перемещения в лабиринте

1. Задание
Имеется некийплоский лабиринт. В нем есть некоторая точка, через которую мы обязаны пройти.В лабиринте один вход и один выход. Пройти по кратчайшему пути, обойдя всеточки.
2.Описание решения и использованного алгоритма
Разрабатываемаяпрограмма относится к классу задач маршрутизации и является системой принятиярешения, предназначенной для выбора оптимального (наикратчайшего) маршрутаперемещения в лабиринте из начальной клетки в конечную, с учетом необходимостипосещения определенных клеток.
Для решениязадачи использовался пакет Visual Prolog 5.2 Personal Edition.
Введемнаиболее важные понятия:
а) Клетка;
б) Свободнаяклетка;
в) Занятаяклетка;
г) Маршрут –последовательность клеток;
д) Начальнаяклетка;
е) Конечнаяклетка;
ж)Обязательная клетка – клетка, которую необходимо включать в маршрут;
з) Линия –последовательность клеток;
и) Соседниеклетки – клетки одной линии такие, что из одной можно перейти в другую;
к) Переход –смена линии;
л) Допустимыймаршрут – маршрут, первая клетка которого начальная клетка, последняя – конечнаяклетка, при этом в данную последовательность входят обязательные клетки;
м) Оптимальныймаршрут – маршрут, содержащий наименьшее количество клеток, по сравнению совсеми возможными маршрутами при определенных исходных данных.
Исходя извведенных понятий, задачу удобно свести к модели, описываемой неориентированнымграфом. Тогда введенные ранее понятия, необходимо интерпретировать следующимобразом:
а) Клетка –вершина графа;
б) Возможностьперехода – ребро графа;
в) Маршрут –последовательность вершин, соединенных ребрами;
г) Начальнаяклетка – начальная вершина маршрута;
д) Конечнаяклетка – конечная вершина маршрута;
е) Обязательнаяклетка – вершина, которую необходимо включать в маршрут;
ж) Линия –последовательность вершин, соединенных ребрами, без разветвлений;
и) Соседние клетки– вершины одной линии, соединенные ребром;
к) Переход –смена линии (может быть осуществлена при попадании в вершину из которой выходятболее двух ребер);
л) Допустимыймаршрут – маршрут, первая вершина которого начальная клетка, последняя –конечная клетка, при этом в данную последовательность входят обязательныеклетки;
м)Оптимальный маршрут – маршрут, содержащий наименьшее количество вершин, посравнению со всеми возможными маршрутами при определенных исходных данных.
Маршрут S(l0,l1, l2,…, ln) имеет не определенное числовершин. Каждый элемент liÎV, где V множество вершинграфа. Множество кандидатов на место li есть множество вершинсоединенных ребрами с вершиной li-1. Поиск маршрута в даннойреализации алгоритма ведется от начальной вершины к конечной. При этом, дляисключения циклов, на кандидатов на место li вводится дополнительноеограничение: li¹l1, li¹l2,…, li¹li-1. Такимобразом, клетка в маршруте может встретиться только один раз. Кроме того,необходимо контролировать попадание всех обязательных клеток в маршрут.Поскольку маршрутов удовлетворяющих данным условиям может быть найденонесколько, то из них следует выбрать оптимальный маршрут. После нахождения всехвозможных маршрутов из них выбирается маршрут, имеющий наименьшее количествовершин./>/>/>/>/>/>/>3. Интерфейс пользователя
а) Запускпрограммы:
Для запускапрограммы необходимо загрузить пакет Visual Prolog 5.2 Personal Edition и открыть файл LABIRINT.PRO. Затем в главном менюприложения выбрать пункт Projects и в появившемся падающем меню выбрать строку Test Goal. Должно появитьсярабочее окно программы.
б) Вводисходных данных:
Послезапуска, программа выводит приветствие:
Выбормаршрута передвижения в лабиринте с посещением обязательных клеток. Схему лабиринтаможно найти в приложении пояснительной записки.
Затемпрограмма запрашивает начальную клетку:
Введитеназвание начальной клетки =
Пользователюследует ввести название некоторой клетки (например, «а1») и нажать клавишу Enter:
Введитеназвание начальной клетки = a1
Аналогичнопроисходит ввод конечной клетки:
Введитеназвание конечной клетки = d7
Ограничение:необходимо вводить название существующей.
Если будетвведено название несуществующей клетки, результатом работы программы будетвывод «no».
После этогопрограмма запрашивает количество обязательных клеток. Следует ввести целоечисло и нажать клавишу Enter:
Сколько обязательныхклеток Вы хотите ввести:
Ограничение:необходимо вводить целое число, иначе программа потребует повторить ввод,выведя сообщение:
Необходимоввести целое число. Пожалуйста, повторите ввод.
Сколько обязательныхклеток Вы хотите ввести:
Затемпрограмма просит ввести последовательно названия обязательных клеток (послекаждого введенного названия следует нажимать клавишу Enter):
Введите обязательнуюклетку: a4
Введите обязательнуюклетку: c3
Ограничение:необходимо вводить различные названия клеток. Если на этом этапе одно название клеткибудет введено несколько раз, программа выдаст предупреждение и попроситповторить ввод:
Клетка стаким названием уже была введена
Введите обязательнуюклетку:
Если будетвведено название несуществующей клетки, это приведет к невозможности выполнениязадачи.
4.Тестовый пример
Введем вкачестве начальной и конечной клетки, клетки принадлежащие разным линиям(например, «c1»и «b6»). Введем несколько обязательныхклеток, так, чтобы они влияли на построение оптимального маршрута.
Выбормаршрута передвижения в лабиринте с посещением обязательных клеток
Схемулабиринта можно найти в приложении пояснительной записки
Введитеназвание начальной клетки = d1
Введитеназвание конечной клетки = b6
Сколькообязательных клеток Вы хотите ввести: 2
Введитеобязательную клетку: g1
Введитепоследнюю обязательную клетку: e5
Оптимальныймаршрут:
d1– d2 – e2 – f2 – g2 – g1 – h1 – h2 – h3 – h4 – g4 – g5 – f5 – e5 – d5 – d6 – c6– b6
Количествошагов: 18
yes
5. Текст программы
DOMAINS
/* ОПИСАНИЕТИПОВ ДАННЫХ */
список_симв=symbol*
список_цел=integer*
PREDICATES
/* ОПИСАНИЕПРЕДИКАТОВ */
nondetermлиния (symbol, список_симв)
nondetermмин_1 (real, список_цел)
nondetermмин (real, список_цел)
nondetermпринадлежит (symbol, список_симв)
nondetermпосл (symbol,symbol, список_симв)
nondetermсоседние (symbol,symbol, symbol)
nondetermпереход (symbol,symbol, symbol)
nondetermмаршрут (symbol,symbol, список_симв, integer,symbol, список_симв, список_симв, integer)
nondetermввод_обяз (список_симв, integer)
nondetermввод_кол_обяз(integer)
nondetermввод_назв_обяз (integer, список_симв, список_симв)
nondetermwrite_маршрут (список_симв, symbol)
nondetermrun
CLAUSES
/*ОПИИСАНИЕ ЛИНИЙ */
линия (линия_a, [a1, a2, a3,a4]).
линия (линия_a, [a7, a8]).
линия (линия_b,[b3, b4, b5, b6, b7, b8]).
линия (линия_d,[d1, d2, d3, d4, d5, d6]).
линия (линия_e,[e2, e3]).
линия (линия_ee,[e5, e6, e7, e8]).
линия (линия_f,[f5, f6]).
линия (линия_g,[g1, g2, g3, g4, g5, g6, g7, g8]).
линия (линия_h,[h1, h2, h3, h4]).
линия (линия_h,[h6, h7, h8]).
линия (линия_1,[a1, b1, c1, d1]).
линия (линия_11,[g1, h1]).
линия (линия_2,[d2, e2, f2, g2]).
линия (линия_3,[a3, b3, c3, d3, e3]).
линия (линия_33,[g3, h3]).
линия (линия_4,[a4, b4]).
линия (линия_44,[g4, h4]).
линия (линия_5,[d5, e5, f5, g5]).
линия (линия_6,[b6, c6, d6, e6, f6, g6, h6]).
линия (линия_7,[a7, b7]).
линия (линия_77,[g7, h7]).
линия (линия_8,[a8, b8, c8, d8, e8]).
линия (линия_88,[g8, h8]).
/* ПОИСК МИНИМАЛЬНОГОЭЛЕМЕНТА В СПИСКЕ */
мин_1 (_, []).
мин_1 (Элемент,[X|Хвост]): – Элемент
мин (Элемент,[X|Хвост]): – Элемент=X, мин_1 (Элемент, Хвост),!; мин (Элемент, Хвост).
/* ПРОВЕРКАНА ПРИНАДЛЕЖНОСТЬ ЭЛЕМЕНТА СПИСКУ */
принадлежит (Элемент,[Элемент|_]).
принадлежит (Элемент,[_|Хвост]): – принадлежит (Элемент, Хвост).
/* ПРОВЕРКАДВУХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ В СПИСКЕ */
посл (Элемент1,Элемент2, [Элемент1, Элемент2|_]).
посл (Элемент1,Элемент2, [_|Хвост]): – посл (Элемент1, Элемент2, Хвост).
/* ПРОВЕРКА:ЯВЛЯЮТСЯ ЛИ КЛЕТКИ СОСЕДНИМИ */
соседние (Клетка1,Клетка2, Линия):-
линия (Линия,Список),
принадлежит (Клетка1,Список), принадлежит (Клетка2, Список),
посл (Клетка1,Клетка2, Список);
линия (Линия,Список),
принадлежит (Клетка1,Список), принадлежит (Клетка2, Список),
посл (Клетка2,Клетка1, Список).
/* ПРОВЕРКАКЛЕТКИ НА ВОЗМОЖНОСТЬ СОВЕРШЕНИЯ ПЕРЕСАДКИ */
переход (Клетка,Линия1, Линия2): – линия (Линия1, Список1), линия (Линия2, Список2),
принадлежит (Клетка,Список1), принадлежит (Клетка, Список2),
Линия1Линия2.
/* ПОИСКМАРШРУТА */
маршрут (Клетка,Клетка, [Клетка], 1, Линия,_, Обязательные, КолОбяз): – линия (Линия, Список),принадлежит (Клетка, Список), КолОбяз=0.
% нахождениеследующей клетки в маршруте без перехода
маршрут (КлНачал,КлКонеч, [КлНачал, КлНачал2|Хвост], ВесМаршрута1, Линия, Недоступные, Обязательные,КолОбяз1):-
соседние (КлНачал,КлНачал2, Линия),
not (принадлежит(КлНачал2, Недоступные)),
маршрут (КлНачал2,КлКонеч, [КлНачал2|Хвост], ВесМаршрута2, Линия, [КлНачал2|Недоступные], Обязательные,КолОбяз1),
ВесМаршрута1= ВесМаршрута2 + 1;
соседние (КлНачал,КлНачал2, Линия),
not (принадлежит(КлНачал2, Недоступные)),
принадлежит (КлНачал2,Обязательные),
КолОбяз2 =КолОбяз1 – 1,
маршрут (КлНачал2,КлКонеч, [КлНачал2|Хвост], ВесМаршрута2, Линия, [КлНачал2|Недоступные], Обязательные,КолОбяз2),
ВесМаршрута1= ВесМаршрута2 + 1.
% нахождениеследующей клетке в маршруте с переходом
маршрут (КлНачал,КлКонеч, [КлНачал, КлНачал2|Хвост], ВесМаршрута1, Линия, Недоступные, Обязательные,КолОбяз1):-
переход (КлНачал,Линия, Новая_Линия),
соседние (КлНачал,КлНачал2, Новая_Линия),
not (принадлежит(КлНачал2, Недоступные)),
маршрут (КлНачал2,КлКонеч, [КлНачал2|Хвост], ВесМаршрута2, Новая_Линия, [КлНачал2|Недоступные], Обязательные,КолОбяз1),
ВесМаршрута1= ВесМаршрута2 + 1;
переход (КлНачал,Линия, Новая_Линия),
соседние (КлНачал,КлНачал2, Новая_Линия),
not (принадлежит(КлНачал2, Недоступные)),
принадлежит (КлНачал2,Обязательные),
КолОбяз2 =КолОбяз1 – 1,
маршрут (КлНачал2,КлКонеч, [КлНачал2|Хвост], ВесМаршрута2, Новая_Линия, [КлНачал2|Недоступные], Обязательные,КолОбяз2),
ВесМаршрута1= ВесМаршрута2 + 1.
/* ВЫВОДМАРШРУТА */
% выводпоследней клетки маршрута
write_маршрут([Клетка],Линия): – линия (Линия, Список),
принадлежит (Клетка,Список), write(Клетка).
% выводклетки без перехода
write_маршрут([Клетка,Клетка2|Хвост], Линия):-
соседние (Клетка,Клетка2, Линия),
write (Клетка,»–»),
write_маршрут([Клетка2|Хвост],Линия).
% выводклетки c переходом        
write_маршрут([Клетка,Клетка2|Хвост], Линия):-
переход (Клетка,Линия, Новая_Линия),
соседние (Клетка,Клетка2, Новая_Линия),
write (Клетка,»–»),
write_маршрут([Клетка2|Хвост],Новая_Линия).
/* ВВОДОБЯЗАТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ */
ввод_назв_обяз(0, [], []): – !.
ввод_назв_обяз(1, Обязательные, ВведенныеОбяз):-
write («Введитепоследнюю обязательную клетку:»),
readln(Клетка),
not (принадлежит(Клетка, ВведенныеОбяз)),
Обязательные=[Клетка],!.
ввод_назв_обяз(КолОбяз, Обязательные, ВведенныеОбяз):-
КолОбяз>1,
write («Введитеобязательную клетку:»),
readln(Клетка),
not (принадлежит(Клетка, ВведенныеОбяз)),
КолОбяз2=КолОбяз-1,
ввод_назв_обяз(КолОбяз2, Обязательные2, [Клетка|ВведенныеОбяз]),
Обязательные=[Клетка|Обязательные2],!;
write («Клеткас таким названием уже была введена»),
nl,
ввод_назв_обяз(КолОбяз, Обязательные, ВведенныеОбяз).
ввод_кол_обяз(КолОбяз):-
write («Сколькообязательных клеток Вы хотите ввести:»),
readln(Строка),
str_int (Строка,КолОбяз),!;
write («Необходимоввести целое число. Пожалуйста, повторите ввод.»),
nl,
ввод_кол_обяз(КолОбяз).
ввод_обяз (Обязательные,КолОбяз): – ввод_кол_обяз(КолОбяз), ввод_назв_обяз (КолОбяз, Обязательные,[]).
/* ЗАПУСКПРОГРАММЫ */
run: – write(«Выбор маршрута передвижения в лабиринте с посещением обязательных клеток»), nl,
write («Схемулабиринта можно найти в приложении пояснительной записки»), nl,
write («Введитеназвание начальной клетки =»), readln(КлНачал),
write («Введитеназвание конечной клетки =»), readln(КлКонеч),
ввод_обяз (Обязательные,КолОбяз),
findall (ВесМаршрута,маршрут (КлНачал, КлКонеч,_, ВесМаршрута,_, [КлНачал], Обязательные, КолОбяз),СписокВесМаршрута),
мин (ВесМаршрута,СписокВесМаршрута),
маршрут (КлНачал,КлКонеч, Маршрут, ВесМаршрута,_, [КлНачал], Обязательные, КолОбяз),
write («Оптимальныймаршрут:»), nl,
write_маршрут(Маршрут,_), nl,
КолСт=round(ВесМаршрута),
write («Количествошагов:», КолСт), nl.
GOAL
run.

Приложение
Схема использованногов программе лабиринта 1 2 3 4 5 6 7 8 A X X B X C X X X X D X E X X F X X X X X G H X


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Изучение возможностей народной игры как средства формирования навыков общения детей старшего дош
Реферат Buoyant Forces Essay Research Paper Buoyant ForcesThe
Реферат Социология управления
Реферат Теория общественного договора как предпосылка становления конституционализма в трудах Т.Гоббса и Дж.Локка
Реферат Art
Реферат Анализ финансово-хозяйственной деятельности предприятия
Реферат АРМ оператора переговорного пункта
Реферат Подбор подвижного состава для перевозки сыпучих грузов
Реферат Синдром кардиалгии при различных формах ИБС
Реферат Нормативное регулирование аудиторской деятельности в России
Реферат Обеспечение безгидратного режима работы газопромысловых коммуникаций
Реферат Металловедение и сертификация продукции
Реферат Основы уголовно-правовой борьбы с терроризмом
Реферат Социально-экономический строй реформированной Украины
Реферат Greenhouse Effect Essay Research Paper For the