java 实现大狮子为A，小狮子为a，大老虎为B，小老虎为b，大狼为C，小狼为c 动物一起过河问题

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* @author z84002131
* 很久很久以前，在一个森林里，有狮子，老虎和狼，他们应大象的邀请，要到大象家做客。去的路上被一条小河拦住了，需要过河，只有一个独木舟。现在已知：
* 1.总共有6只，分别是狮子爸爸，小狮子，老虎爸爸，小老虎，狼爸爸和小狼。
* 2.小家伙们都比较弱小，如果没有爸爸罩着就会被旁边的大家伙吃掉。
* 3.独木舟最多能坐2人，无视每只的大小。
* 4.大家伙都会划船，小家伙里只有小老虎会划船。
* 求：安全过河方法。
* 提示：可以设大狮子为A，小狮子为a，大老虎为B，小老虎为b，大狼为C，小狼为c。再形象的用竖线来表示河，0表示船，那么题目就是要求画出
* AaBbCc|0 |
* ...
* | 0|AaBbCc
* 中间被...省略的步骤
*/

import java.util.Vector;

public class AcrossTheRiver {

private static final int SHIP = 0;
private static final int LION_A = 1;
private static final int LION_a = 2;
private static final int TIGER_B = 3;
private static final int TIGER_b = 4;
private static final int WOLF_C = 5;
private static final int WOLF_c = 6;
private static final int TOTAL_STATUS = 7;

//用一个整型int来存放当前的状态，第1位为0表示SHIP在左岸，第1位为1表示SHIP在右岸
//                             第2位为0表示LION_A在左岸，第2位为1表示LION_A在右岸
//                             第3位为0表示LION_a在左岸，第3位为1表示LION_a在右岸，往下以此类推
private static final int BEGIN_STATUS = 0;//初始状态全都在左岸
private static final int END_STATUS = 0x7F;//目的是都到右岸去
private static final int SAILOR = (1 << LION_A) | (1 << TIGER_B) | (1 << TIGER_b) | (1 << WOLF_C);
private static Vector<Integer> stepVec = new Vector<Integer>();//存放摆渡的步骤，用于最后输出步骤

    //存放每个场景可能的下一步场景
    //考虑到一共有6兽1船共7个物体，每个物体有左岸和右岸两个状态，因此一共有2的7次方共128个场景。
    //每个场景的下一步，仅有数种可能的场景：如AaBb|0   |Cc的下一步中，仅有Aa| 0|BbCc和Bb| 0|AaCc这两个合法的场景
    //利用这张表，可以方便的预测出下一步可能的动作，从而进行推演
private static Vector<Integer>[] traceMap = createTraceMap();

//创建traceMap
private static Vector<Integer>[] createTraceMap(){
  //建立场景表traceMap
  Vector<Integer>[] traceMapTmp = new Vector[1 << TOTAL_STATUS];
  //int iCount = 0;
  for(int i = 0; i < (1 << TOTAL_STATUS); i++){
   traceMapTmp[i] = new Vector<Integer>();
   if(!isStatusLegal(i)){//如果当前状态不合法就不用再看了
    continue;
   }
   //printStatus(i);
   int statusTmp;
   if(isRight(i, SHIP)){//如果船在右岸
    for(int j = 1; j < TOTAL_STATUS; j++){
     if(isRight(i, j) && isSailor(j)){
      //决定划船的
      statusTmp = setLeft(setLeft(i, SHIP), j);
      if(isStatusLegal(statusTmp)){
       traceMapTmp[i].add(new Integer(statusTmp));
       //iCount++;
       //printStatus(statusTmp);
      }
      //决定是否带乘客
      int statusTmp2;
      for(int k = 1; k < TOTAL_STATUS; k++){
       if(isRight(statusTmp, k)){
        statusTmp2 = setLeft(statusTmp, k);
        if(isStatusLegal(statusTmp2)){
         traceMapTmp[i].add(new Integer(statusTmp2));
         //iCount++;
         //printStatus(statusTmp2);
        }
       }
      }
     }
    }
   } else {//如果船在左岸
    for(int j = 1; j < TOTAL_STATUS; j++){
     if(!isRight(i, j) && isSailor(j)){
      //决定划船的
      statusTmp = setRight(setRight(i, SHIP), j);
      if(isStatusLegal(statusTmp)){
       traceMapTmp[i].add(new Integer(statusTmp));
       //iCount++;
       //printStatus(statusTmp);
      }
      //决定是否带乘客
      int statusTmp2;
      for(int k = 1; k < TOTAL_STATUS; k++){
       if(!isRight(statusTmp, k)){
        statusTmp2 = setRight(statusTmp, k);
        if(isStatusLegal(statusTmp2)){
         traceMapTmp[i].add(new Integer(statusTmp2));
         //iCount++;
         //printStatus(statusTmp2);
        }
       }
      }
     }
    }
   }
   //System.out.println("\n");
  }
  //System.out.println("iCount = " + iCount);
  return traceMapTmp;
}//end of createTraceMap

//摆渡
private static boolean goTowards(int status){
  //判断是否胜利了
  if(isSucceed(status)){
   stepVec.add(new Integer(status));
   return true;
  }
  if(stepVec.indexOf(status) == -1){//如果是之前没遇过的场景，可以继续走着看看
   stepVec.add(new Integer(status));
  }else{//如果转回了之前的场景，那就放弃这种走法
   return false;
  }
  for(int i = 0; i < traceMap[status].size(); i++){//穷举每个可能的下一步场景继续分析
   if(goTowards(traceMap[status].elementAt(i).intValue())){//递归深入穷举
    return true;
   }
  }
  stepVec.remove(stepVec.size() - 1);//如果没找到
  return false;
}

//判断胜利条件
private static boolean isSucceed(int status){
  return (status == END_STATUS) ? true : false;
}
//判断会不会划船的
private static boolean isSailor(int animal){
  return (SAILOR & (1 << animal)) == (1 << animal);
}
//检查在status状态下，编号为animal的兽是否在右岸
private static boolean isRight(int status, int animal){
  return (status & (1 << animal)) == (1 << animal);
}
//将某兽移动到左边
private static int setLeft(int status, int animal){
  return status & ((~0)^(1 << animal));
}
//将某兽移动到右边
private static int setRight(int status, int animal){
  return status | (1 << animal);
}

//判断当前情况是否有小兽成为牺牲品
private static boolean isStatusLegal(int status){
  for(int i = 1; i < TOTAL_STATUS; i += 2){
   while(true){
    //如果父子不在同岸
    if(isRight(status, i) ^ isRight(status, i + 1)){
     //那么另外两只大兽必须和父亲在同一边
     if((isRight(status, (i + 2) % 6) ^ isRight(status, i + 1))
        && (isRight(status, (i + 4) % 6) ^ isRight(status, i + 1))){
      break;
     }
     //否则小兽就挂了
     return false;

    //如果父子同岸，那么有大兽保护，小兽没问题
    }else {
     break;
    }
   }
  }
  return true;
}

//打印当前状态
private static void printStatus(int status){
  StringBuffer strTmp = new StringBuffer("AaBbCc|0 0|AaBbCc");
  if(isRight(status, SHIP)){
   strTmp.replace(7, 8, " ");
  } else {
   strTmp.replace(10, 11, " ");
  }
  for(int i = 1; i < TOTAL_STATUS; i++){
   if(isRight(status, i)){
    strTmp.replace(i - 1, i, " ");
   } else {
    strTmp.replace(i + 11, i + 12, " ");
   }
  }
  System.out.println(strTmp);
}

//打印出步骤结果
private static void showStep(){
  goTowards(BEGIN_STATUS);
  for(int i = 0; i < stepVec.size(); i++){
   printStatus(stepVec.elementAt(i).intValue());
  }
}

public static void main(String[] args) {
  showStep();
}
}