人工智能-状态空间-猴子摘香蕉

一、实验目的 1. 利用计算机仿真整体流程； 2. 深入了解状态空间在实际问题中的应用； 3. 熟练 python 代码； 二、实验内容 这段Python代码旨在模拟一个经典的“猴子摘香蕉”问题场景，通过定义一系列函数来描述猴子为了摘到香蕉所执行的不同动作（如移动箱子、爬上箱子、摘取香蕉等），并根据用户输入的猴子、香蕉和箱子的初始位置，按照一定顺序调用这些函数，以展示猴子完成摘香蕉任务的步骤。 三、实验设备 笔记本电脑 (内存不低于 4G) 四、实验原理 1、全局变量初始化​​ i = 0  # 初始化全局变量i 定义了一个全局变量 i 并初始化为 0，用于记录猴子在执行摘香蕉任务过程中的动作步骤序号。 2、函数定义​​ Monkey_go_box(x, y)： def Monkey_go_box(x, y):     global i     i = i + 1     print('step:', i,'monkey从', x, '走到', y) 该函数接受两个参数 x 和 y，分别表示箱子的起始位置和目标位置。函数内部首先将全局变量 i 加 1 以更新步骤序号，然后打印出猴子从位置 x 走到位置 y 运输箱子的步骤信息。 - `Monkey_move_box(x, y)`： def Monkey_move_box(x, y):     global i     i = i + 1     print('step:', i,'monkey把箱子从', x, '运到', y) 此函数同样接受两个位置参数 x 和 y，功能是将箱子从位置 x 移动到位置 y，并更新步骤序号和打印相应的操作步骤信息。它与 Monkey_go_box 功能类似，但更明确地表示是移动箱子这一动作。 - `Monkey_on_box()`： def Monkey_on_box():     global i     i = i + 1     print('step:', i,'monkey爬上箱子') 该函数不接受参数，作用是让猴子爬上箱子，更新步骤序号并打印猴子爬上箱子的步骤信息。 - `Monkey_get_banana()`： def Monkey_get_banana():     global i     i = i + 1     print('step:', i,'monkey摘到香蕉') 此函数用于表示猴子摘到香蕉的动作，更新步骤序号并打印相应的步骤信息。 3、用户输入部分​​ print("请输入 monkey、banana、box 的位置（空格分隔，如 A B C）：") monkey, banana, box = input().split()  # 读一行并分隔 首先通过 print 函数向用户输出提示信息，告知用户需要按照特定格式（空格分隔）输入猴子、香蕉和箱子的位置（位置用单个字符表示，如 A、B、C 等）。然后使用 input() 函数读取用户输入的一行字符串，并通过 split() 方法将其按空格分割成三个部分，分别赋值给 monkey、banana 和 box 变量。 ​​操作步骤输出及函数调用​​ print('操作步骤如下：') # 请用最少步骤完成猴子摘香蕉任务 # ##############开始############### Monkey_move_box(monkey, box) Monkey_on_box() Monkey_move_box(box, banana) Monkey_get_banana() 先通过 print 函数输出提示信息，告知用户接下来会展示猴子摘香蕉的操作步骤。然后依次调用上述定义的四个函数，按照“先将箱子从猴子所在位置移动到香蕉所在位置，接着猴子爬上箱子，再将箱子从猴子所在位置移动到香蕉所在位置，最后猴子摘到香蕉”的顺序来模拟猴子摘香蕉的过程，并在每次函数调用时打印出相应的操作步骤信息。

五、实验步骤与结果 代码模块： i = 0  # 初始化全局变量i def Monkey_go_box(x, y):     global i     i = i + 1     print('step:', i,'monkey从', x, '走到', y)   def Monkey_move_box(x, y):     global i     i = i + 1     print('step:', i,'monkey把箱子从', x, '运到', y) def Monkey_on_box():     global i     i = i + 1     print('step:', i,'monkey爬上箱子')   def Monkey_get_banana():     global i     i = i + 1     print('step:', i,'monkey摘到香蕉')   # 直接使用input()读取一行输入，按回车结束 print("请输入 monkey、banana、box 的位置（空格分隔，如 A B C）：") monkey, banana, box = input().split()  # 读一行并分隔 print('操作步骤如下：') # 请用最少步骤完成猴子摘香蕉任务 # ##############开始############### Monkey_move_box(monkey, box) Monkey_on_box() Monkey_move_box(box, banana) Monkey_get_banana() 实现结果： 1、程序开始，初始化全局变量 i 为 0，用于记录步骤序号。 2、定义一系列函数，分别描述猴子在不同操作（移动箱子、爬上箱子、摘取香蕉）时的行为以及步骤序号的更新和信息打印。 3、提示用户输入猴子、香蕉和箱子的位置，并读取用户输入，将其分割后赋值给相应变量。 4、输出操作步骤提示信息，然后按照预设的顺序依次调用相关函数，模拟猴子摘香蕉的过程，并在控制台打印每一步骤的信息。 六、本次实验总结 本次实验从状态空间的角度模拟了“猴子摘香蕉”问题，通过位置的变换实现。实验中，将猴子、香蕉和箱子的位置作为状态表示（如初始状态 (Monkey, Banana, Box)），并通过猴子移动（Monkey_go_box）、推箱（Monkey_move_box）、爬箱（Monkey_on_box）、摘香蕉（Monkey_get_banana）等动作实现状态转换。 ​​状态表示：使用 (M, F, L) 描述猴子（M）、香蕉（F）、箱子（L）的当前位置。 ​​初始状态：用户输入的初始位置（如 Monkey=A, Banana=B, Box=C）。 ​​目标状态：猴子在香蕉位置且摘到香蕉（M=F, F=C）。 ​​动作空间：定义四个操作动作，每次动作对应状态的唯一转换（如移动箱子后状态变为 (M', F, L')。 ​​通过函数调用实现状态转移，并用步骤序号（i）标记过程。当前为固定顺序执行，但是没有找到全局最短路径。

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