养殖者运送猫狗过河问题（面向对象）

让标题：农民希望猫左岸用船、狗、鱼运至右岸。

在运输过程中，每次只能运送一个单纯的动物。过河农民可以空船。

当中当人不在此岸时，狗会咬猫。猫会吃鱼。当人在此岸时，则不会发生冲突。

请用面向对象的设计思想解决此类问题。

分析：通过题设条件能够得出下面结论：1、左到右，不存在从左岸到右岸的空船（也就是从左岸到右岸必须运送一仅仅动物）；2、右到左。有且仅仅有两种情况：①空船过河、②带一仅仅动物过河。

程序设计：5个类：MyCrossRiver.java、CrossProcess.java、CrossStep.java、Status.java、Animal.java。当中。MyCrossRiver是程序执行的主类，也包括了过河逻辑；CrossProsess是记录整个过程已经走过的正确的步骤序列；CrossStep表示的是所走过的每一步；Status表示的是对当前步骤的状态的封装（对于左岸和右岸的数据是深度拷贝）；Animal是动物的抽象。

主要代码例如以下：

MyCrossRiver.java：

package com.others;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 猫狗鱼过河问题
 * @author xuefeihu
 *
 */
public class MyCrossRiver {
	/** 河左岸 **/
	private List<Animal> left = new ArrayList<Animal>();
	/** 河右岸 **/
	private List<Animal> right = new ArrayList<Animal>();
	/** 人的位置：左边是true,右边是false **/
	private boolean flag = true;
	/** 过河步骤 **/
	private CrossProcess process = new CrossProcess();
	
	public static void main(String[] args) {
		new MyCrossRiver().crossRiver();
	}
	
	/**
	 * 初始化条件
	 */
	public void initAnimal(){
		Animal dog = new Animal("狗", 1, -1, 2);
		Animal cat = new Animal("猫", 2, 1, 3);
		Animal fish = new Animal("鱼", 3, 2, -1);
		left.add(dog);
		left.add(cat);
		left.add(fish);
	}
	
	/**
	 * 过河操作
	 */
	public void crossRiver(){
		initAnimal();
		while(right.size() != 3){
			Status preStatus = new Status(this.left, this.right, this.flag);//记录步骤前状态
			CrossStep step = new CrossStep(process.getStepCount()+1, this.flag, null, preStatus);//创建步骤
			if(this.flag){//从左到右过河（不存在空船过河）
				int leftIndex = step.getNextLeftIndex();
				int leftSize = this.left.size();
				if(leftIndex >= leftSize){//回退数据
					this.process.removeLastStep();
					CrossStep step2 = this.process.getLastStep();
					this.back2Step(step2);
					continue;
				}else{//带动物过河
					step.setAnimal(this.left.get(leftIndex));
				}
			}else{//从右往左过河
				Animal animal = null;
				boolean rightSecurity = this.check(right);
				if(rightSecurity){
					animal = this.getTargetAnimal(this.right);
					if(animal == null){//冲突无法解决时，回退数据
						this.process.removeLastStep();
						CrossStep step2 = this.process.getLastStep();
						this.back2Step(step2);
						continue;
					}else{
						step.setAnimal(animal);
					}
				}else{//无冲突时。不运送动物
					step.setAnimal(null);
				}
			}
			
			boolean result = moveByOneStep(step);
			if(!result){//假设运行失败，则恢复上一步骤
				this.process.removeLastStep();
				CrossStep step2 = this.process.getLastStep();
				this.back2Step(step2);
			}
			
		}
		this.process.printStepMessage();
	}
	
	/**
	 * 移动操作
	 * @param step
	 * @return 返回true表示转移成功，false表示转移失败（失败时须要回退到上一步进行转移）
	 */
	public boolean moveByOneStep(CrossStep step){
		/** 返回的结果：true表示移动成功、false表示失败 **/
		boolean result = false;
		/** 循环标志位 **/
		boolean cricleFlag = false;
		
		while(!cricleFlag){
			int leftIndex = step.getNextLeftIndex();
			int leftSize = step.getStatus().getLeft().size();
			int rightIndex = step.getNextRightIndex();
			if(this.flag){//当能够找到下一个索引时，进行转移
				if(leftIndex < leftSize){//带动物过河
					Animal animal = left.remove(leftIndex);
					right.add(animal);
					flag = !flag;
					step.setAnimal(animal);
				}else if(leftIndex >= leftSize){
					return false;//返回失败信息，并交给上一层程序处理
				}
			}else if(!this.flag){
				if(step.getAnimal() == null){//此时能够单人过河
					flag = !flag;
					this.process.addStep(step);
					return true;
				}else{//带动物过河
					Animal animal = right.remove(rightIndex);
					left.add(animal);
					flag = !flag;
				}
			}
			
			//检查冲突情况（转移后回退）
			if(!this.flag && check(this.left)){
				step.addNextLeftIndex();
				this.back2Step(step);
			}else if(this.flag && check(this.right)){
				step.addNextRightIndex();
				this.back2Step(step);
			}else {
				this.process.addStep(step);
				result = true;
				cricleFlag = true;
			}
		}
		
		return result;
	}
	
	/**
	 * 将当前状态恢复到step步骤
	 * @param step
	 */
	private void back2Step(CrossStep step){
		Status status = step.getStatus();
		this.left = status.getLeft();
		this.right = status.getRight();
		this.flag = status.getFlag();
	}
	
	/**
	 * 从冲突的数据中获取不冲突的动物：不存在时返回null
	 */
	public Animal getTargetAnimal(List<Animal> array){
		Animal result = null;
		//克隆对象
		List<Animal> lists = new ArrayList<Animal>();
		Animal target = null;
		Animal source = null;
		for(int i = 0; i < array.size(); i++){
			source = array.get(i);
			target = new Animal(source.type, source.id, source.afraid, source.control);
			lists.add(target);
		}
		//查找对象
		for(int i = 0; i < lists.size(); i++){
			result = lists.remove(i);
			if(!check(lists)){
				break;
			}
			lists.add(i, result);
		}
		return result;
	}

	/**
	 * 检查是否有冲突
	 */
	private boolean check(List<Animal> array){
		boolean result = true;
		if(array.size() > 1){
			for(int i = 0; i < array.size(); i++){
				for(int j = i+1; j < array.size(); j++){
					result = array.get(i).check(array.get(j));
					if(result) return result;
				}
			}
		}else{
			result = false;
		}
		return result;
	}
	
}

CrossProcess.java

package com.others;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 过河的过程
 * @author xuefeihu
 *
 */
public class CrossProcess {
	/** 全部步骤 **/
	private List<CrossStep> steps = new ArrayList<CrossStep>();
	
	/**
	 * 加入步骤
	 * @param step 步骤
	 */
	public void addStep(CrossStep step){
		if(step.getDirection()){
			step.addNextLeftIndex();
		}else{
			step.addNextRightIndex();
		}
		this.steps.add(step);
	}
	
	/**
	 * 删除最后一步
	 */
	public CrossStep removeLastStep(){
		return this.steps.remove(this.steps.size()-1);
	}
	
	/**
	 * 获取最后一个步骤
	 * @return
	 */
	public CrossStep getLastStep(){
		return this.steps.get(this.steps.size()-1);
	}
	
	/**
	 * 打印步骤信息
	 */
	public void printStepMessage(){
		for(CrossStep step : steps){
			System.out.println(step.getMessage());
		}
	}
	
	/**
	 * 获得当前步骤数
	 * @return
	 */
	public int getStepCount(){
		return this.steps.size();
	}
	
}

CrossStep.java

package com.sunrise.others;
/**
 * 过河步骤
 * @author xuefeihu
 *
 */
public class CrossStep {
	/** 步骤数 **/
	private int stepCount;
	/** 方向:true是左到右，false是右到左 **/
	private boolean direction;
	/** 此步骤运送的动物 **/
	private Animal animal;
	/** 该步骤之前状态 **/
	private Status status;
	/** 打印语句 **/
	private String message;
	/** 下一个左側须要移动的索引 **/
	private int nextLeftIndex = 0;
	/** 下一个右側须要移动的索引 **/
	private int nextRightIndex = 0;
	
	/**
	 * 构造器
	 * @param stepCount 步骤数
	 * @param direction 方向:true是左到右，false是右到左
	 * @param animal 此步骤运送的动物
	 * @param status 当前状态
	 */
	public CrossStep(int stepCount, boolean direction, Animal animal, Status status) {
		this.stepCount = stepCount;
		this.direction = direction;
		this.animal = animal;
		this.status = status;
		this.message = "第"+stepCount+"步：农夫将" + (this.animal==null?" 自己 ":this.animal.type) + (this.direction ? "从左岸运到右岸" : "从右岸运到左岸");
	}

	public int getStepCount() {
		return stepCount;
	}

	public boolean getDirection() {
		return direction;
	}

	public Animal getAnimal() {
		return animal;
	}

	public Status getStatus() {
		return status;
	}

	public String getMessage() {
		return message;
	}

	public int getNextLeftIndex() {
		return nextLeftIndex;
	}

	public void addNextLeftIndex() {
		this.nextLeftIndex++;
	}
	
	public int getNextRightIndex() {
		return nextRightIndex;
	}

	public void addNextRightIndex() {
		this.nextRightIndex++;
	}
	
	public void setAnimal(Animal animal) {
		this.animal = animal;
		this.message = "第"+stepCount+"步：农夫将" + (this.animal==null?" 自己 ":this.animal.type) + (this.direction ? "从左岸运到右岸" : "从右岸运到左岸");
	}
	
}

Status.java

package com.sunrise.others;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 当前状态
 * @author xuefeihu
 *
 */
public class Status {
	/** 左側 **/
	private List<Animal> left = new ArrayList<Animal>();
	/** 右側 **/
	private List<Animal> right = new ArrayList<Animal>();
	/** 人的位置 **/
	private boolean flag;
	
	/**
	 * 构造状态对象--克隆对应数据
	 * @param left 左側状态
	 * @param right 右側状态
	 * @param flag 人的位置
	 * @param preSelf 前一个动作是否是人单独过河
	 */
	public Status(List<Animal> left, List<Animal> right, boolean flag) {
		this.left = newList(left);
		this.right = newList(right);
		this.flag = flag;
	}
	
	/**
	 * 克隆List对象
	 */
	private List<Animal> newList(List<Animal> array){
		List<Animal> result = new ArrayList<Animal>();
		for(Animal animal : array){
			result.add(animal);
		}
		return result;
	}

	public List<Animal> getLeft() {
		return left;
	}

	public List<Animal> getRight() {
		return right;
	}

	public boolean getFlag() {
		return flag;
	}

}

Animal.java

package com.sunrise.others;
/**
 * 动物实体
 * @author xuefeihu
 *
 */
public class Animal {
	public String type = null;
	public int id = -1;
	public int afraid = -1;
	public int control = -1;
	
	public Animal(String type, int id, int afraid, int control) {
		this.type = type;
		this.id = id;
		this.afraid = afraid;
		this.control = control;
	}

	/**
	 * 设计一个制约关系：检查动物能否够并存
	 * @param animal
	 * @return
	 */
	boolean check(Animal animal){
		return this.afraid == animal.id || this.control == animal.id 
				|| animal.afraid == this.id || animal.control == this.id;
	}

	@Override
	public int hashCode() {
		final int prime = 31;
		int result = 1;
		result = prime * result + id;
		return result;
	}

	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		if (this == obj)
			return true;
		if (obj == null)
			return false;
		if (getClass() != obj.getClass())
			return false;
		Animal other = (Animal) obj;
		if (id != other.id)
			return false;
		return true;
	}
	
}

友情提示：（面向对象的思想大致觉得是正确的；因为时间仓促，如有改动代码，请您附上源代码与大家共享，谢谢！）

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