Java解农夫过河问题

问题描述
一个农夫带着一只狼、一只羊、一只白菜，身处河南岸，要把全部东西带到北岸。问题是只有一条小船，船只能容纳他和一件东西，且狼吃羊，羊吃白菜。问：农夫怎样才能将所有东西安全带到河对岸。
运行截图

算法描述
一、我们将整个过程分为在岸上，和过河两个部分。其中在岸上部分我们用一维数组currentState{X1,X2,X3,X4}表示。X1代表人，X2代表狼，X3代表羊，X4代表白菜。X1、X2、X3、X4只能取0和1。0表示在南岸，1表示在北岸。所以我们得目标是将初始状态{0,0,0,0}变为{1,1,1,1}即currentState[0]+currentState[1]+currentState[2]+currentState[3]==4，即将人、狼、羊、白菜从南岸全部运向北岸。而过河部分我们用二维数组method{X1,X2,X3,X4}表示。X1代表人，X2代表狼，X3代表羊，X4代表白菜。X1、X2、X3、X4只能取0和1。0表示不在船上，1表示在船上。

二、通过题意，我们发现currentState的取值只能为{1,1,1,1},{1,1,1,0}，{1,1,0,1},{1,0,1,1},{1,0,1,0},{0,0,0,0},{0,0,0,1},{0,0,1,0},{0,1,0,0},{0,1,0,1}这十种状态才能为安全的状态。method的取值只能为{1,1,0,0},{1,0,1,0},{1,0,0,1},{1,0,0,0}这四种方法才能过河。

三、我们用testState数组来容纳下一个可能的过河后的状态，通过
ChooseState(currentState,method[i])方法穷举下一个可能的过河后的状态，这个方法通过二进制加法来表示，即1+1=0，1+0=1，0+1=1，0+0=0。这样正好可以表示渡河后的所有状态。

四、接着我们用IsSafeState(testState)方法方法来判断testState是否为（1）中所说的安全的在岸上的状态。若不为则继续遍历方法，若为，则用DisplayState()方法打印过河的状态，并用AcceptState()方法保存testState状态为currentState状态。

五、当循环结束后，则表示遍历完成，这时输出过河成功！。

代码

public class FarmerToBridge {
	static int[] testState = new int[4];//试探下一个状态
	static int[] currentState = {0,0,0,0};//记录目前的状态
	static int[][] method = {{1,1,0,0},{1,0,0,0},{1,0,1,0},{1,0,0,1}};//过河方法
	public static void main(String[] args) {
		while(currentState[0]+currentState[1]+currentState[2]+currentState[3]!=4) {//都到达北岸为止
			for(int i=0;i<4;i++) {//遍历下一个状态
				ChooseState(currentState,method[i]);//试探这个状态
				if (IsSafeState(testState)) {//判断是否为安全状态
					DisplayState();//展示这个状态
					AcceptState();//接收这个状态
					System.out.println("");
				}
			}
		}
		System.out.println("过河成功！");
	}
	
	public static void ChooseState(int currentState[],int method[]) {
		testState[0] = (currentState[0]+method[0])%2;
		testState[1] = (currentState[1]+method[1])%2;
		testState[2] = (currentState[2]+method[2])%2;
		testState[3] = (currentState[3]+method[3])%2;
	}
	
	public static Boolean IsSafeState(int testState[]) {
		if (State(testState)) {
			return true;
		}else {
			return false;
		}
	}
	
	public static Boolean State(int testState[]) {
		if (  (testState[0]==1 && testState[1]==1 && testState[2]==1 && testState[3]==1)
			||(testState[0]==1 && testState[1]==1 && testState[2]==1 && testState[3]==0)
			||(testState[0]==1 && testState[1]==1 && testState[2]==0 && testState[3]==1)
			||(testState[0]==1 && testState[1]==0 && testState[2]==1 && testState[3]==1)
			||(testState[0]==1 && testState[1]==0 && testState[2]==1 && testState[3]==0)
			||(testState[0]==0 && testState[1]==0 && testState[2]==0 && testState[3]==0)
			||(testState[0]==0 && testState[1]==0 && testState[2]==0 && testState[3]==1)
			||(testState[0]==0 && testState[1]==0 && testState[2]==1 && testState[3]==0)
			||(testState[0]==0 && testState[1]==1 && testState[2]==0 && testState[3]==0)
			||(testState[0]==0 && testState[1]==1 && testState[2]==0 && testState[3]==1)
			) {
			return true;
		}else {
			return false;
		}
	}
	
	public static void DisplayState() {
		if(testState[0]==1) {
			System.out.print("南-->北：");
		}else {
			System.out.print("北-->南：");
		}
		if (testState[0] != currentState[0]) {
			System.out.print("人");
		}
		if (testState[1] != currentState[1]) {
			System.out.print("带狼");
		}
		if (testState[2] != currentState[2]) {
			System.out.print("带羊");
		}
		if (testState[3] != currentState[3]) {
			System.out.print("带白菜");
		}
		System.out.print("过河");

	}
	
	public static void AcceptState() {
		for(int j=0;j<4;j++) {
			currentState[j] = testState[j];
		}
	}
}