利用一阶谓词逻辑求解猴子摘香蕉问题

利用一阶谓词逻辑求解猴子摘香蕉问题：房内有一个猴子，一个箱子，天花板上挂了一串香蕉，其位置如图1所示，猴子为了拿到香蕉，它必须把箱子搬到香蕉下面，然后再爬到箱子上。请定义必要的谓词，列出问题的初始化状态（可变），目标状态（猴子拿到了香蕉，站在箱子上，箱子位于位置b）。（附加：从初始状态到目标状态的谓词演算过程。）

香蕉位置在B即0

思路：
用数字表示猴子和香蕉的位置，-1为A，0为B，1为C；当猴子站在箱子上用1表示，反之则用-1表示。用一个结构体表示整个场景的状态，
其中包括猴子和箱子的位置以及猴子是否在箱子上，猴子每次进行下一次行为记为下一个状态。所有状态用整个结构体数组存储，每一次猴子行为
用另一字符指针数组存储，最后打印输出猴子摘香蕉过程。
代码：

#include<iostream>
#include <stdio.h>
using namespace std;struct State
{int monkey; int box;int banana;//香蕉在Bint monbox;
};
struct State States[10];
const char* actionsave[10];void monkeygoto(int b, int i)//猴子走向位置
{int a;a = b;if (a == -1){actionsave[i] = "Monkey go to A";States[i + 1] = States[i];States[i + 1].monkey = -1;}else if (a == 0){actionsave[i] = "Monkey go to B";States[i + 1] = States[i];States[i + 1].monkey = 0;}else if (a == 1){actionsave[i] = "Monkey go to C";States[i + 1] = States[i];States[i + 1].monkey = 1;}}void movebox(int a, int i)//猴子推箱子移动位置
{int B;B = a;if (B == -1){actionsave[i] = "monkey move box to A";States[i + 1] = States[i];States[i + 1].monkey = -1;States[i + 1].box = -1;}else if (B == 0){actionsave[i] = "monkey move box to B";States[i + 1] = States[i];States[i + 1].monkey = 0;States[i + 1].box = 0;}else if (B == 1){actionsave[i] = "monkey move box to C";States[i + 1] = States[i];States[i + 1].monkey = 1;States[i + 1].box = 1;}
}void climbonto(int i)//猴子爬上箱子
{actionsave[i] = "Monkey climb onto the box";States[i + 1] = States[i];States[i + 1].monbox = 1;
}void climbdown(int i)//如果初始状态猴子在箱子上，则需要爬下来
{actionsave[i] = "Monkey climb down from the box";States[i + 1] = States[i];States[i + 1].monbox = -1;
}void reach(int i)//猴子拿到香蕉
{actionsave[i] = "Monkey reach the banana";
}void showSolution(int i)//打印猴子过程操作
{int c;cout<<"Result to problem:"<<endl;for (c = 0; c < i + 1; c++){cout<<actionsave[c]<<endl;}cout << endl;
}void nextStep(int i)//猴子下一步动作
{int c;int j;//超过一定步数，判断为有问题if (i >= 10){cout << "steplength reached 10,have problem！ " << endl;return;}//成功拿到香蕉if (States[i].monbox == 1 && States[i].monkey == 0 && States[i].banana == 0 && States[i].box == 0){if (i == 0){reach(i);}showSolution(i);return;}j = i + 1;//进行数据更新，用来标记当前是第几个状态if (States[i].monkey == 0)//猴子位置B{if (States[i].box == 0)//箱子位置B{if (States[i].monbox == -1)//猴子没爬上箱子{climbonto(i);reach(i + 1);nextStep(j);}}else if(States[i].box == 1)//箱子位置C{monkeygoto(States[i].box, i);nextStep(j);}else//箱子位置A{monkeygoto(States[i].box, i);nextStep(j);}}if (States[i].monkey == -1)//猴子位置A{if (States[i].box == -1)//同上{if (States[i].monbox == -1){movebox(0, i);nextStep(j);}else{climbdown(i);nextStep(j);}}else if (States[i].box == 0){monkeygoto(0, i);nextStep(j);}else{monkeygoto(1, i);nextStep(j);}}if (States[i].monkey == 1)//猴子位置C{if (States[i].box == 1){if (States[i].monbox == -1){movebox(0, i);nextStep(j);}else{climbdown(i);nextStep(j);}}else if (States[i].box == -1){monkeygoto(-1, i);nextStep(j);}else{monkeygoto(0, i);nextStep(j);}}
}
int main()
{while (1)   //测试{States[0].banana = 0;cout << "请输入初始位置：\n";cout << "monkey(-1 or 0 or 1)：";cin >> States[0].monkey;cout << "box(-1 or 0 or 1)：";cin >> States[0].box;cout << "monbox(-1 or 1)：";cin >> States[0].monbox;   //判断输入是否符合要求，错误则提示并且重新输入if (States[0].monkey == -1 || States[0].monkey == 0 || States[0].monkey== 1){if (States[0].box == -1 || States[0].box == 0 || States[0].box == 1){if (States[0].monbox == -1 || States[0].monbox == 1){if ((States[0].monkey != States[0].box) && States[0].monbox == 1){cout << "input wrong" << endl<<endl;}else  nextStep(0);}else cout << "input wrong!" << endl<<endl;}else cout << "input wrong!" << endl<<endl;}else cout << "input wrong!" << endl<<endl;}
}

运行展示：

初始猴子在C，箱子在B；然后猴子走向B，爬上箱子摘到香蕉。

初始猴子和箱子在C并且在箱子上面，这时猴子需要箱子上爬下来，然后把箱子推到B，再爬上箱子摘到香蕉。

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