ルービックキューブプログラム

/*人工知能の授業で習った知識を総動員して書いた、3x3x3 のルービックキューブを解くＣプログラム。

A*（エースター）探索、双方向探索、ヒューリスティック関数、ハッシュ関数の合わせ技。

人間がやるようなパターンをなぞる方法じゃなくて、常に最短手順を見つけることを保証する。*/

#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define D 3   
   /*3x3x3のルービックキューブ。ここを４にしても4x4x4が解けるわけじゃない*/

 
struct node{
  char surface[6][D][D];    
  /*ルービックキューブ各面の情報*/

  unsigned int cost;        
   /*今の状態に何手で来たかを各ノードに記憶*/
  unsigned int heuristic;    
  /*このノードのヒューリスティック値*/
  unsigned int expectation;  
  /*heuristic+cost*/
  long double hash;         
  /*前に展開したノードと同じノードを展開しないためにハッシュ値を使う*/

  struct node *next[15];   
   /*ここから展開される子ノードへのポインタ*/
  struct node *reverse;    
   /*親ノードへのポインタ。最後に解へのパスをたどるめに使う*/
  struct node *nextleaf;   
   /*現在のリーフをリスト構造でつなぐ。次のリーフへのポインタ*/
  struct node *revleaf;     
  /*前のリーフへのポインタ*/
  struct node *nodelist;  
    /*ハッシュ値を比べるために,生成したノードをすべてリニアにつなぐ。次のノードへのポインタ*/
  struct node *revnode;   
    /*一つ前のノードへのポインタ*/

  char ope;                
  /*親ノードから,どんな状態変化をされて来たのかを記憶*/
  char opecolor;          
   /*親ノードからこの状態に来るときに,どの面を回したのか記憶*/

}root, goal, *minG, leaflist, endleaf, nodeend;

unsigned int min;      /*heuristic+costの最小値*/


void start(void);         
 /*rootの初期化など*/
void develop(struct node *cube); 
     /*ノードを展開する*/
void allocate(struct node *cube);  
   /*ノードを展開するための,メモリを確保*/
void heuristic(struct node *cube);  
  /*ヒューリスティック関数*/
void operate(struct node *cube);   
   /*生成したノードにの状態遷移を行う*/
void Rrot(struct node *next, struct node *original, char s); 
   /*一面を右に90度回転*/
void Lrot(struct node *next, struct node *original, char s); 
   /*一面を左に90度回転*/
void rot(struct node *next, struct node *original, char s); 
    /*一面を180度回転*/
void search(void);     
    /*heuristic+costが最小のリーフを探す*/
void output(void);    
     /*解へのパスをたどって解法を表示*/
void exception(void);    
  /*rootを展開するときだけちょっと特別*/


int main(void)
{
  unsigned int depth=0;


  start();    /*いろんなものを初期化*/

  develop(&root);  /*rootを展開*/

  exception();   /*rootを展開その２*/

  search();     /*展開すべきリーフを探す*/

  while(minG->heuristic){    /*ゴール状態でない限りループ*/

    if(minG->cost>depth)
      printf("%dn",++depth);  /*現在展開した一番深いノードの深さを表示*/

    develop(minG); /*リーフを展開*/
    search();      /*次に展開するリーフを探す*/

  }

  output();    /*解法を表示*/

  return 0;
}



void start(void)
{
  char i,j,k;

  for(i=0;i<6;i++)next[i]);   /*展開した各ノードのヒューリスティック値を計算*/

}



void allocate(struct node *cube)
{
  char i,j,k,l;
  struct node *nextcube;

  nextcube=(struct node *)malloc(sizeof(struct node)*15);  /*メモリ確保*/
  if(!nextcube){
    printf("メモリ割り当てエラーan");
    exit(1);
  }

  nodeend.revnode->nodelist=&nextcube[0];    /*ノードリストにつなげる*/

  cube->revleaf->nextleaf=&nextcube[0];     /*リーフリストにつなげる*/
  nextcube[0].revleaf=cube->revleaf;



  for(i=0;i<14;i++){    /*生成したノードをリストにつなげて,親と同じ状態をコピー*/next[i]=&nextcube[i];
    nextcube[i].reverse=cube;
    nextcube[i].nodelist=&nextcube[i+1];

    for(k=0;k<6;k++)surface[k][j][l];

    nextcube[i].cost=1+cube->cost;
    nextcube[i].nextleaf=&nextcube[i+1];
    nextcube[i+1].revleaf=&nextcube[i];

  }

  cube->next[14]=&nextcube[14];
  nextcube[14].reverse=cube;
  nextcube[14].nodelist=&nodeend;
  nodeend.revnode=&nextcube[14];

  for(k=0;k<6;k++)surface[k][j][l];

  nextcube[14].cost=cube->cost+1;
  nextcube[14].nextleaf=cube->nextleaf;
  cube->nextleaf->revleaf=&nextcube[14];

}

/*続く*/