martes, 7 de febrero de 2012

El Recorrido del Caballo en Lenguaje C Mediante Fuerza Bruta

(Paseo del Caballo: Método de Fuerza Bruta) En el ejercicio desarrollamos una solución al problema del paseo del caballo. El método utilizado es llamado "método de fuerza bruta". La principal característica de la fuerza bruta es la simplicidad del problema; cualquier problema resuelto mediante fuerza bruta deberá ser fácilmente comprensible, puesto que se está confiando la realización del trabajo a la potencia de nuestro procesador. Esta programa funciona bien no sólo para un tablero de 8*8,   sino para un tablero de cualquier tamaño, como se muestra en la figura adjunta que contiene una solución para un tablero de 5*5. Prácticamente cualquier arquitectura debería ser capaz de generar el de 5 *5 e incluso otros de mayor tamaño en muy poco tiempo. Sin embargo podría ser interesante poner a prueba el poder de su computadora con tableros grandes. ESte programa pregunta al usuario cuántas casillas quiere que recorra el caballo por lo menos. Es conveniente empezar con un número bajo e incrementarlo con cuidado. Hay que ser precavido, porque el incremento del tiempo es exponencial. Con respecto al algoritmo, este está bien desarrollado como comentario, y es conveniente, si piensa copiarlo, incluirlos también como documentación.


/*+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++*
  *                                                                          *                    
  *                                                                          *
  *                  CIRCUITO DEL CABALLO (FUERZA BRUTA)                     *                  
  *                                                                          *
  *  Este programa intenta el recorrido del caballo en un tablero de ajedrez *
  *  mediante la fuerza bruta.                                               *  
  *                                                                          *
  *                                                                          *
  *                                                                          *
  *++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++*/

  /*++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
   *                                                                         *
   *                                ALGORITMO:                               *
   *                                __________                               *
   *                                                                         *
   *  La idea de este algorimo es bastante simple:                           *
   *                                                                         *
   * PASO 1: El tablero de ajedrez (arreglo de NxN) se llena con 0 en todas  *
   * las entradas exepto en la esquina superior izuierda, que se coloca un 1 *
   * De ahi es de donde parte el caballo.                                    *
   *                                                                         *  
   * PASO 2: Se lanza un par de "dados" de ocho caras. El primer dado decide *
   * el renglon, el siguiente                                                *
   * decide la columna donde se colocara el caballo a continuacion.          *
   *                                                                         *
   * PASO 3: Es necesario verificar que el caballo no haya pasado antes por  *
   * ahi, o que la casilla seleccionada tenga un 0 Si no es asi se repite el *
   * Paso2. Si efectivamente es un 0, entonces se verifica que la casilla    *
   * elegida al azar sea "legal" o este en forma de L Para esto se verifican * 
   * las distancias en X y en Y. Si el valor absoluto de la diferencia entre *
   * la casilla elegida por el dado1 y la casilla x actual es igual a 2 o  1 *
   * se procede a checar el valor absoluto de la distancia entre dado2 y Y. 1*
   * para el primer caso y 2 para el segundo, indican que la casilla es      *
   * valida. Se procede a poner el numero  2 ( o 3 o 4 o el que sea)  en la  *
   * casilla, lo cual indica que  esa es la siguiente parada del caballo. Se *        
   * incrementa la variable contador y se procede de esa manera.             *
   *                                                                         *
   *                                                                         *  
   * Eso es todo. Esa es la idea central. Lo demas consiste en decirle al    *
   * programa cuando ya no es                                                *
   * posible encontrar mas casillas, y por lo tanto se ha llegado a un       *
   * rincon sin salida. Para eso se introduce una variable que cuenta el     *
   * numero de veces que se ha lanzado los dos dados sin cambiar de casilla. * 
   * Si se cumplen estos el programa entiende que no hay salida y deja de    *
   * intentar buscarla. Esto significa que 15 de cada 1000 veces dejara de   *
   * intentar cuando en realidad hay una casilla a la cual mover. Se puede   *
   * cambiar y poner un limite mas grande, pero como he puesto un ciclo mas  *
   * grande afuera que permite al usuario pedir una cuota minima de          *
   * recorrido, hacerlo significa  mas tiempo.                               *
   *                                                                         *
   *+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++*/

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

 int x = 1; // El caballo inica en la casilla superior
 int y = 1; // izquierda
 const int TAMANO = 5; // Cambiar esta variable para resolver el problema del
                 // recorrido del caballo en un tablero de N * N
 int contador = 1; // Esta variable lleva la cuenta de las casillas
                   // recorridas
 int ciclos = 0; // Esta variable cuenta los ciclos que se intentan
                 // antes de terminar que ya no haya lugares a los cuales
                 // ir
 int intentos_fallidos = 0; // Esta variable cuenta cuantos ciclos se
 // intentan antes de obtener el que pidio el usuario.

 // Prototipo de funcion Imprime
 void Imprime( int a[TAMANO + 1][TAMANO + 1]);
 int main()
 {    // Abre main
 srand(time(NULL));
 int Arreglo[TAMANO + 1][TAMANO + 1];

 Arreglo[y][x] = 1;    
 int dado1;
 int dado2;
 int casillas_requeridas = 0;

 do
 {   // Abre while
 printf("\nCuantas casillas quiere que recorra por lo menos?");
 printf("\n(Un numero positivo menor o igual que %d): ", TAMANO*TAMANO );
 scanf("%d", &casillas_requeridas);
 }  while ((TAMANO*TAMANO < casillas_requeridas) || (0 > casillas_requeridas));

 while ( contador < casillas_requeridas )
 {    // Abre while
 intentos_fallidos++; // Se incrementa cada que inica un intento de
                      // completar las casillas pedidas por el usuario
 contador = 1; // Dado que ya se ha colocado al caballo en (y,X), se
               // inicia el contador en 1
 int ciclos = 0; // Se inicia con 0 ciclos o lanzamientos de dados infructuosos
 // Cada vez que se aborta un intento han de limpiarse las casillas, con
 // el siguiente par de ciclos se establecen a 0 nuevamente.
 int s;
 int t;
 for ( s = 0; s <= TAMANO; s++ )
 {        // Abre for
 for ( t = 0; t <= TAMANO; t++ )
 Arreglo[s][t] = 0;
 }        // Cierra for

 // Se ha de colocar el caballo en la esquina superior izquierda cada vez
 // Desde luego se puede poner en cualquier parte
 x = 1;
 y = 1;
 Arreglo[y][x] = 1;

 // Mientras no se encuentre un lugar para el caballo
 while ( 1000 != ciclos )
 // Por que 100? En el caso extremo en el que solo falte una casilla por
 // llenar (la 64 para un tablero de 8*8) la mayoria de las casillas aleatorias
 // estaran ya ocupadas, pero a la larga, una de cada 64 (TAMANO*TAMANO) sera
 // la correcta. Para evitar que el intento se aborte debido a una fluctuacion
 // estadistica (por ejemplo que de 500 casillas aleatorias ninguna sea la
 // casilla en blanco) se pone un "colchon" de 1000 casillas. Esto se puede
 // cambiar, desde luego, teniendo en cuenta cual es la probabilidad de que se
 // obtenga una casilla cualquiera.

 {        // Abre while
 ciclos++;
 dado1 = 1 +  rand() % TAMANO;
 dado2 = 1 +  rand() % TAMANO;

 if ( 2 == fabs(x - dado1))
 {       // Abre if
 if ( 1 == fabs(y - dado2))
 if ( 0 == Arreglo[dado1][dado2] )
 {     // Abre if
 Arreglo[dado1][dado2] = ++contador;
 x = dado1;
 y = dado2;
 ciclos = 0;
 }     // Cierra if
 }       // Cierra if

 if ( fabs(fabs(x) - fabs(dado1)) == 1)
 {  // abre if
 if ( fabs(fabs(y) - fabs(dado2)) == 2  )
 if ( 0 == Arreglo[dado1][dado2] )
 {    // Abre if
 Arreglo[dado1][dado2] = ++contador;
 x = dado1;
 y = dado2;
 ciclos = 0;
 }  // Cierra if
 }  // Cierra if

 }       // Cierra while
 }    // Cierra while

 printf("\nLISTO!\n");
 printf("\nSe recorrieron %d casillas\n", contador);
 printf("\nSe intentaron %d circuitos antes de obtener", intentos_fallidos);
 printf(" el requerido.\n");

 Imprime( Arreglo);


 }    // Cierra main


/*La funcion siguiente despliega el tablero de ajedrez */

 //////////////////////////////////////////
 // Imprime
 ///////////////////////////////////////////

void Imprime( int Matriz[TAMANO + 1][TAMANO + 1])

{ // Abre la funcion Imprimir
int i;
int j;
printf("\n\nEste es el tablero:\n\n ");
for ( i = 1; i <= TAMANO; i++ )
{ // Abre for
for ( j = 1; j <= TAMANO; j++)
{ // abre for anidado
printf(" %d\t",  Matriz[i][j]);
} // Cierra for anidado
printf("\n\n\n");
} // Cierra for

printf("\n\n\n");
} // Cierra la funcion Imprimir

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