分解项目创建方程式链的链(可能使用递归)

本文关键字:递归 项目 创建 方程式 分解 | 更新日期: 2023-09-27 17:54:06

我一直在C#中考虑创建一个软件(用于伪个人用途(的想法,但遇到了实现问题。好也许它们是我不知道的设计问题,但我就是搞不清楚。

概念、期望和一般伪算法

假设我们有以下"数据库":

Foo + Bar = Foobar
Baz + Qux = Bazqux
Foobar + Bazqux = Foobarbazqux

这些是配方,用于创建所述项目。使用一个Foo和一个Bar,我们创建了Foobar结果,它可以进一步成为另一个配方成分

现在想想,我们需要找出Foobarbazqux项目的完整配方。对于人类的心智和智力来说,这相对容易:

We need Foobarbazqux
Foobarbazqux = Foobar + Bazqux
    Foobar = Foo + Bar
    Bazqux = Baz + Qux
Foobarbazqux = Foo + Bar + Baz + Qux

当然,如果我们拥有所有成分,我们可以"运行">配方并按照上面几段的顺序执行每个食谱来创建项目。(就像:我们首先创建Foobar,然后创建Bazqux,然后将两者结合以获得最终结果。(

但在实时情况下,数据库要大很多。我想,这就是计算机应该发挥作用的地方。有了一个可工作的软件,机器可以很容易地找到所有的成分和执行(手工制作(步骤,并将其提供给用户,所以我们不需要手动阅读all条目。

实施(…尝试(

我曾考虑过使用C#来实现这一软件。命令行项目,没有任何闪亮的东西,只是纯粹的stdio

当然,首先,我需要定义。(注意:现在我考虑使用structs,但如果需要,我可以将它们"升级"为类。"数据库"是从稍后创建的某种顺序文本文件初始化的。"数据库"在执行过程中或执行后不会以任何方式更改或写入,一旦加载,它就是只读的。(当然,我需要定义配方

struct Item
{
    public string Name;
}
struct Recipe
{
    public Item Result;
    public Item[] Ingredients;
}

这两个结构保存在Program(默认类(的通用static List<>字段中。

在入口点,我们定义了一些项目和一些测试配方:

items.Add(new Item { Name = "Foo" });
items.Add(new Item { Name = "Bar" });
items.Add(new Item { Name = "Baz" });
items.Add(new Item { Name = "Qux" });
items.Add(new Item { Name = "Foobar" });
items.Add(new Item { Name = "Bazqux" });
items.Add(new Item { Name = "Foobarbazqux" });
recipes.Add(new Recipe
{
    Result = GetItem("Foobar"),
    Ingredients = new Item[] { GetItem("Foo"), GetItem("Bar") }
});
recipes.Add(new Recipe
{
    Result = GetItem("Bazqux"),
    Ingredients = new Item[] { GetItem("Baz"), GetItem("Qux") }
});
recipes.Add(new Recipe
{
    Result = GetItem("Foobarbazqux"),
    Ingredients = new Item[] { GetItem("Foobar"), GetItem("Bazqux") }
});

因为项目是由其Name字段主键的,所以GetItem只是List.Find<>的快捷键:

private static Item GetItem(string _name)
{
    return Program.Items.Find(match => match.Name == _name);
}

所以现在,数据库已经设置好了。我已经意识到我需要做一些递归方法来获取所有的成分,但这就是我遇到问题的地方。

考虑以下第一次尝试(这不是递归的,只进行"一级深度"(:

string search = "Foobarbazqux";
SearchRecipe(search);
private static void SearchRecipe(string _search)
{
    List<Recipe> item_recipes = Program.Recipes.FindAll(match => match.result.Name == GetItem(search).Name);
    foreach (Recipe recp in item_recipes)
    {
        Console.WriteLine("-------------");
        Console.WriteLine("Ingredients: ");
        foreach (Item ingredient in recp.Ingredients)
        {
            Console.WriteLine(ingredient.Name);
        }
    }
}

这会产生以下输出,在没有递归的情况下,这是非常好的,也是意料之中的:

-------------
Ingredients:
Foobar
Bazqux

因此,对于递归,我修改了如下代码:

    foreach (Item ingredient in recp.Ingredients)
    {
+++     if (recipes.FindAll(match2 => match2.Result.name == Ingredient.name).Count != 0)
+++     {
+++         SearchRecipe(ingredient.Name);
+++     }
        Console.WriteLine(ingredient.Name);
    }

现在输出如下:

| -------------
| Ingredients: 
* -------------
* Ingredients: 
* Foo
* Bar
| Foobar
@ -------------
@ Ingredients:
@ Baz
@ Qux
| Bazqux

当我现在理解我的代码时,我会看到发生了什么。用*标记的行是Foobar的递归,@Bazqux的递归,而|是原始方法调用的输出。但这不是。。。这是我想要实现的输出,因为它不容易理解,而且。。。一般来说是不对的。

预期产出和问题

我看到的输出如下(当然,"额外"的状态行是可以忽略的(:

Searching for: Foobarbazqux
1 recipe found.
-----
1 Foobarbazqux = 1 Foobar + 1 Bazqux
1 Foobar = 1 Foo + 1 Bar
1 Bazqux = 1 Baz + 1 Qux
1 Foobarbazqux = 1 Foo + 1 Bar + 1 Baz + 1 Qux
1 Foo + 1 Bar => 1 Foobar
1 Baz + 1 Qux => 1 Bazqux
1 Foobar + 1 Bazqux => 1 Foobarbazqux
-----
Exit.

这就是我所说的分解物品创建链食谱。。。或我不调用,但想象一下是这样的,参考问题的标题。因此该程序的工作方式为:

  1. 用户输入他们正在搜索的"最终">项目(在我们的示例中,这是Foobarbazqux(
  2. 该程序破坏数据库的次数足够多,因此首先找到搜索到的项目components,然后它更深入地递归(?(,直到它只找到无法从其他项目"精心制作"的亚原子components:它们不是任何RecipeResult
  3. (在这样工作时(显示输出

注意:更适合真实场景,但会造成额外的实现差距:许多项目都有多个可以创建它们的食谱。

我想向寻求的是建议和帮助。我慢慢地想说服自己,这个程序是不可写的(这只是某种绝望的抗议(,我的想法有设计的问题。但我仍然希望,在边界内,我们不需要花哨的、尚未创建的人工智能系统来解决这个问题。。。有点被低估了。

谢谢。

分解项目创建方程式链的链(可能使用递归)

第二个答案,针对"从头开始重写"方法。如果只是给出没有先前代码的问题语句,我或多或少会这样做。

abstract class Item
{
    public string Name { get; private set; }
    public abstract IEnumerable<Item> Ingredients { get; }
    public abstract IEnumerable<Item> ParseRecipe();
    protected Item(string name)
    {
        Name = name;
    }
    public static Item GetItem(string _name)
    {
        return items.Find(match => match.Name == _name);
    }
}
class Atom : Item
{
    public Atom(string name) : base(name) { }
    public override IEnumerable<Item> Ingredients { get { return null; } }
    public override IEnumerable<Item> ParseRecipe()
    {
        return new[] { this };
    }
}
class Recipe : Item
{
    public Recipe(string name, params Item[] ingredients) : base(name)
    {
        _ingredients = ingredients;
    }
    public Recipe(string name, params string[] ingredients) : base(name)
    {
        _ingredients = ingredients.Select(x => Item.GetItem(x));
    }
    private IEnumerable<Item> _ingredients;
    public override IEnumerable<Item> Ingredients { get { return _ingredients;} }
    public override IEnumerable<Item> ParseRecipe()
    {
        Console.WriteLine("1 " + this.Name + " = " 
                                 + String.Join(" + ", this.Ingredients.Select(x => "1 " + x.Name)));
        var components = new List<Item>();
        foreach(var ing in Ingredients)
        {
            components.AddRange(ing.ParseRecipe());
        }
        return components;
    } 
}

使用方式:

void Main()
{
    items.Add(new Atom("Foo"));
    items.Add(new Atom("Bar"));
    items.Add(new Atom("Baz"));
    items.Add(new Atom("Qux" ));
    items.Add(new Recipe("Foobar", "Foo", "Bar"));
    items.Add(new Recipe( "Bazqux", "Baz", "Qux" ));
    items.Add(new Recipe( "Foobarbazqux", "Foobar", "Bazqux" ));
    string search = "Foobarbazqux";
    var item = Item.GetItem(search);
    Console.WriteLine("1 " + item.Name + " = " 
                            + String.Join(" + ", item.ParseRecipe().Select(x => "1 " + x.Name)));
}

结果:

1 Foobarbazqux = 1 Foobar + 1 Bazqux
1 Foobar = 1 Foo + 1 Bar
1 Bazqux = 1 Baz + 1 Qux
1 Foobarbazqux = 1 Foo + 1 Bar + 1 Baz + 1 Qux

与原始代码相比,此方法的主要优势与abstract class Item有关。因此,我们只关心初始化期间Atom s和Recipe s之间的差异。之后,所有内容都被视为Item。这意味着递归变得简单得多,因为我们不在乎当前项的Ingredients是原子的、recipies还是它们的混合。这也意味着您可以在任何事情上调用SearchRecipe(),而无需首先检查它是否是Recipe(注意,在这种情况下,为了更好地输出,我稍微编辑了上面的代码。(

对于struct,这是不可能的,因为它们不能相互继承,因此不能被视为父类型。您可以声明一个它们都将实现的interface,但根据这一点,当您将其强制转换到接口时,struct将失去大部分内存优势,而我们一直在这样做。

在求解时,我会将所有component=component[]加载到内存中。我认为这应该不是什么大问题。

首先想到的是,你需要一个最短路径算法:由于一个食谱可以分为多个其他食谱,你可能正在寻找数量最少的食材,并希望确保它完成。

Dijkstra算法的标准实现将所有叶子都作为目标来解决,我想这会很好(或者这是一种变体?(,也会确保你不会绕圈跑。

然后。。。我想你可以使用路径来生成你想要的输出。

我相信总体上有一个更好的设计,但这里有一个小的修改,可以产生你想要的输出(或多或少(:

public static IEnumerable<IEnumerable<Item>> SearchRecipe(string _search)
{
    List<Recipe> item_recipes = recipes.FindAll(match => match.Result.Name == Item.GetItem(_search).Name);
    var ingredients = new List<IEnumerable<Item>>();
    foreach (Recipe recp in item_recipes)
    {
        foreach (Item ingredient in recp.Ingredients)
        {
            if (recipes.FindAll(match2 => match2.Result.Name == ingredient.Name).Count != 0)
            {
                ingredients.Add(SearchRecipe(ingredient.Name).SelectMany(x => x));
            }
            else
            {
                ingredients.Add(new[] { ingredient });
            }
        }
        Console.WriteLine(recp.Result.Name + " = " + String.Join(" + ", ingredients.SelectMany(x => x.Select(y => y.Name))));
    }
    return ingredients;
}

产品:

Foobar = Foo + Bar
Bazqux = Baz + Qux
Foobarbazqux = Foo + Bar + Baz + Qux