Faits:
A.
Par jugement du 23 octobre 2009, le Tribunal correctionnel du district de La Chaux-de-Fonds a reconnu X._ coupable de remise de substances nocives à des enfants, d'actes d'ordre sexuel avec une enfant, de contrainte sexuelle, de désagréments causés par la confrontation à un acte d'ordre sexuel et d'infractions graves à la loi fédérale sur les stupéfiants. Il a condamné l'intéressé à une peine privative de liberté de quatre ans et demi et a assorti cette peine d'une mesure d'internement au sens de l'<ref-law>.
Pour l'essentiel, le jugement repose sur les faits suivants:
Le 14 septembre 2008, alors qu'il circulait en train entre Sonceboz-Sombeval et La Chaux-de-Fonds, X._ a abordé A._, âgée de quinze ans, qu'il ne connaissait pas. Sous la menace d'un couteau, il l'a obligée à fumer de la marijuana et à consommer, à plusieurs reprises, de la cocaïne. Profitant de l'état second et de la crainte dans lesquels il avait ainsi placé sa victime, il l'a embrassée sur la bouche, lui a caressé la poitrine, lui a pénétré du doigt le vagin et l'anus, l'a forcée à lui pratiquer une fellation et a tenté, en vain, de la sodomiser avant de la contraindre à une seconde fellation.
Le 15 janvier 2009, il s'est masturbé dans le train reliant Oberbuchsiten et Soleure sous les yeux de B._.
Entre juin 2008 et le 15 janvier 2009, il s'est adonné au trafic d'au minimum 44 grammes de cocaïne, dont cinq ont été affectés à sa consommation personnelle.
B.
B.a. Par arrêt du 15 mars 2010, la Cour de cassation pénale neuchâteloise a rejeté le recours de X._.
Le 1er octobre 2010, la Cour de droit pénal du Tribunal fédéral a annulé l'arrêt cantonal, en tant qu'il ordonnait l'internement du condamné, et a renvoyé la cause à l'autorité cantonale pour complément d'instruction (arrêt 6B_313/2010). Elle a considéré que l'expertise n'était pas assez précise dans la mesure où il ne pouvait en être déduit qu'il existait un danger suffisamment grave et imminent de réitération d'actes d'ordre sexuel avec des enfants ou de contraintes sexuelles. En outre, l'expertise n'apportait pas suffisamment d'éléments pour déterminer si la peine de quatre ans et demi que devait exécuter le condamné pouvait suffire à le dissuader de récidiver.
B.b. Dans un nouveau jugement du 25 octobre 2011, le Tribunal criminel des Montagnes et du Val-de-Ruz (qui a succédé au Tribunal correctionnel à la suite de la réorganisation judiciaire entrée en vigueur en même temps que le nouveau code de procédure pénale le 1er janvier 2011) est arrivé à la conclusion que les conditions d'un internement au sens de l'<ref-law> n'étaient pas données. Le Tribunal a fondé sa décision sur deux compléments d'expertise des 12 mai et 17 juin 2011, ainsi que sur les déclarations de l'expert lors de l'audience.
Par jugement d'appel du 29 mai 2012, la Cour pénale du Tribunal cantonal neuchâtelois a rejeté l'appel du Ministère public neuchâtelois et confirmé que les conditions d'un internement n'étaient pas réalisées.
Le Ministère public neuchâtelois a recouru contre ce jugement devant le Tribunal fédéral. Par arrêt du 2 novembre 2012 (6B_354/2012), la Cour de droit pénal a annulé l'arrêt cantonal du 29 mai 2012 et renvoyé la cause à l'autorité cantonale pour qu'elle ordonne une nouvelle expertise. En effet, elle a constaté que l'expert avait été hésitant, voire contradictoire dans son propos, ce qui ne permettait pas de déterminer s'il existait un risque de récidive hautement vraisemblable ou non pour les actes du type de la contrainte sexuelle.
B.c. Par jugement d'appel du 1er juillet 2013, la Cour pénale du Tribunal cantonal neuchâtelois a prononcé l'internement de X._ en application de l'<ref-law>. Ce jugement se fonde sur une nouvelle expertise, datée du 4 avril 2013 et établie par le Département de psychiatrie, institut de psychiatrie légale.
C.
Contre ce dernier jugement, X._ dépose un recours en matière pénale devant le Tribunal fédéral. Il conclut, principalement, à la réforme du jugement attaqué en ce sens qu'un internement n'est pas prononcé et, à titre subsidiaire, à l'annulation du jugement attaqué et au renvoi de la cause à l'autorité précédente pour nouveau jugement. En outre, il sollicite l'assistance judiciaire.
Invité à se déterminer, le Ministère public neuchâtelois a déposé une réponse, concluant au rejet du recours. La cour cantonale a renoncé à se déterminer, se référant à son jugement. Le recourant a déposé des observations sur la réponse du Ministère public.
Par ordonnance du 31 octobre 2013, le juge instructeur a admis la requête tendant au retrait de l'effet suspensif et déclaré exécutoire le jugement attaqué

Considérant en droit:
1.
Seule est encore litigieuse, à ce stade de la procédure, la question de savoir si le recourant doit ou non faire l'objet d'une mesure d'internement.
1.1. Selon l'<ref-law>, une mesure doit être ordonnée si une peine seule ne peut écarter le danger que l'auteur commette d'autres infractions (let. a), si l'auteur a besoin d'un traitement ou que la sécurité publique l'exige (let. b) et si les conditions prévues aux art. 59 à 61, 63 ou 64 sont remplies (let. c). La mesure prononcée doit respecter le principe de la proportionnalité, c'est-à-dire que l'atteinte aux droits de la personnalité qui en résulte pour l'auteur ne doit pas être disproportionnée au regard de la vraisemblance qu'il commette de nouvelles infractions et de leur gravité (<ref-law>).
1.2. Pour ordonner une des mesures prévues aux art. 59 à 61, 63 et 64 CP, le juge doit se fonder sur une expertise. Celle-ci doit se déterminer sur la nécessité et les chances de succès d'un traitement, la vraisemblance que l'auteur commette d'autres infractions et la nature de celles-ci, et sur les possibilités de faire exécuter la mesure (<ref-law>).
Selon la jurisprudence, le juge apprécie en principe librement une expertise et n'est pas lié par les conclusions de l'expert. Toutefois, il ne peut s'en écarter que lorsque des circonstances ou des indices importants et bien établis en ébranlent sérieusement la crédibilité ; il est alors tenu de motiver sa décision de ne pas suivre le rapport d'expertise (<ref-ruling> consid. 4.2.3 p. 391 ; <ref-ruling> consid. 4 p. 57 ; <ref-ruling> consid. 2 p. 86). Inversement, si les conclusions d'une expertise judiciaire apparaissent douteuses sur des points essentiels, le juge doit recueillir des preuves complémentaires pour tenter de dissiper ses doutes. A défaut, en se fondant sur une expertise non concluante, il pourrait commettre une appréciation arbitraire des preuves et violer l'art. 9 Cst. (<ref-ruling> consid. 1c p. 146).
1.3. L'internement fondé sur l'<ref-law> suppose que l'auteur ait commis l'une des infractions énumérées à l'alinéa 1 de cette disposition, à savoir un assassinat, un meurtre, une lésion corporelle grave, un viol, un brigandage, une prise d'otage, un incendie, une mise en danger de la vie d'autrui, ou une autre infraction passible d'une peine privative de liberté de cinq ans au moins et qu'il ait par là porté ou voulu porter gravement atteinte à l'intégrité physique, psychique ou sexuelle d'autrui. Cette condition d'atteinte grave portée ou voulue à l'encontre de la victime vaut autant pour les infractions citées dans le catalogue que celles visées par la clause générale de l'<ref-law> (arrêt 6B_313/2010 du 1er octobre 2010 consid. 3.2.1).
Il faut en outre que l'une des conditions alternatives posées à l'<ref-law> soit réalisée, à savoir que, en raison des caractéristiques de la personnalité de l'auteur, des circonstances dans lesquelles il a commis l'infraction et de son vécu, il soit sérieusement à craindre qu'il ne commette d'autres infractions du même genre (let. a) ou que, en raison d'un grave trouble mental chronique ou récurrent en relation avec l'infraction, il soit sérieusement à craindre que l'auteur ne commette d'autres infractions du même genre et que la mesure prévue à l'<ref-law> - à savoir une mesure thérapeutique institutionnelle - apparaisse vouée à l'échec (let. b).
1.4. L'<ref-law> prévoit qu'en cas de prononcé d'une peine privative de liberté et d'un internement, l'auteur doit d'abord purger la peine privative de liberté avant d'exécuter l'internement.
2.
2.1. Le recourant s'est rendu coupable d'une infraction au sens de l'<ref-law>, de sorte que la première condition de l'internement est réalisée (cf. arrêts 6b_313/2010 et 6B_354/2012). Comme il n'est pas atteint d'une maladie mentale, il convient d'examiner s'il est sérieusement à craindre qu'il ne commette d'autres infractions du même genre en raison de sa personnalité, des circonstances dans lesquelles il a commis les infractions reprochées et de son vécu (<ref-law>).
2.2. Par rapport aux autres mesures, l'internement n'intervient qu'en cas de danger " qualifié ". Il suppose un risque de récidive hautement vraisemblable. Pratiquement, le juge devra admettre un tel risque s'il ne peut guère s'imaginer que l'auteur ne commette pas de nouvelles infractions du même genre. Une supposition, une vague probabilité, une possibilité de récidive ou un danger latent ne suffisent pas (<ref-ruling> consid. 6.3 p. 70). Le risque de récidive doit concerner des infractions du même genre que celles qui exposent le condamné à l'internement. En d'autres termes, le juge devra tenir compte dans l'émission de son pronostic uniquement du risque de commission d'infractions graves contre l'intégrité psychique, physique ou sexuelle (<ref-ruling> consid. 6.3; <ref-ruling> consid. 1.1.2 p. 53). Le risque de récidive peut se rapporter à un cercle restreint de personnes (<ref-ruling> consid. 2c/ee p. 9).
Il faut être conscient qu'il est aléatoire et difficile d'évaluer le degré de dangerosité d'un délinquant et, partant, que tout pronostic de dangerosité est incertain (<ref-ruling> consid. 2a p. 5). Le taux de fiabilité est plus faible s'agissant de délinquants primaires qui ne souffrent d'aucun trouble mental, dans la mesure où les précédentes infractions constituent l'indice le plus fiable pour évaluer la dangerosité ( MARIANNE HEER, in Basler Kommentar, Strafrecht I, 2e éd., 2007, n. 51 ad <ref-law>). Selon la doctrine, l'internement ne devrait donc être ordonné que dans des cas extrêmes à l'égard de délinquants primaires dangereux qui ne présentent pas de trouble au sens de la psychiatrie ( HEER, op. cit., n. 51 ad <ref-law>; SCHWARZENEGGER/HUG/JOSITCH, op. cit., p. 189; MICHEL DUPUIS ET AL., Petit commentaire CP, 2e éd., 2012, n. 11 ad art. 64).
3.
3.1. Les nouveaux experts ont confirmé le diagnostic de trouble dyssocial de la personnalité et d'antécédents d'utilisation nocive pour la santé de substances psycho-active multiples. Le diagnostic de personnalité dyssociale reste présent; la période d'incarcération a permis au recourant de vivre durant plusieurs années pratiquement sans substances psycho-actives.
Pour évaluer le risque de récidive d'actes à caractère sexuel, les experts ont recouru à l'instrument d'évaluation actuariel Static-99, qui a donné une probabilité statistique élevée de risque de récidive pour l'avenir. Selon les experts, le résultat ainsi obtenu ne permet toutefois pas de distinguer si le risque de récidive se rapporte à des infractions du type de la contrainte sexuelle ou à des infractions telles que l'exhibitionnisme. En revanche, les experts n'ont pas décelé une problématique paraphilique de type pédophile ni donc un risque spécifique d'agression sexuelle envers des enfants.
Les experts ont ensuite pondéré ce risque de récidive par l'analyse de facteurs additionnels, tels que le recommandaient les auteurs de l'échelle susmentionnée.
Premièrement, ils ont constaté que la consommation d'alcool ou de drogues avait contribué à la facilitation des passages à l'acte et à une certaine désorganisation de l'ensemble des comportements que le recourant présentait durant cette période. Le maintien strict de l'abstinence de consommation de substances psycho-actives paraissait un facteur dynamique susceptible de jouer un rôle dans la réduction du risque de récidive. La durée de la détention effectuée à ce jour avait permis une longue période sans consommation, ce qui ne rendait pas impossible le maintien à long terme de cette abstinence.
En deuxième lieu, selon les experts, la crainte d'une nouvelle condamnation de longue, voire de très longue durée, pouvait constituer un autre facteur protecteur contre le risque de récidive.
Enfin, ils ont mentionné, comme troisième facteur modérateur, l'âge de l'auteur, expliquant que le passage des ans s'accompagne chez bon nombre de délinquants de type dyssocial d'une atténuation de la propension criminogène. Ils ont toutefois admis qu'il était difficile d'évaluer la validité de ce troisième facteur.
L'ensemble de ces facteurs a conduit les experts à considérer que le risque de récidive d'agression à caractère sexuel était de moyen à élevé. Ils ont ajouté qu'un contrôle du maintien de l'abstinence pourrait représenter une mesure participant à la réduction significative de ce risque.
3.2. La cour cantonale a relevé qu'il était pratiquement impossible d'apprécier la validité des éventuels facteurs de réduction du risque de récidive que pourraient représenter l'âge du recourant ou sa crainte de nouvelles sanctions, cette dernière n'ayant pas joué un rôle décisif jusqu'à présent puisqu'il en était, avec la présente affaire, à sa quinzième condamnation depuis 1999. Selon la cour cantonale, le seul facteur d'atténuation relativement significative du risque pourrait être une abstinence de substances psycho-actives à long terme. Toutefois, la cour cantonale a considéré qu'elle ne disposait d'aucun moyen suffisamment efficace pour imposer une telle abstinence, le recourant arrivant bientôt au terme de l'exécution de la peine privative de liberté à laquelle il a été condamné. Pour elle, les seules bonnes intentions annoncées par le recourant, relativement à sa consommation future de telles substances, ne sauraient constituer une assurance suffisante, pas plus que son abstinence forcée, durant l'exécution de la peine, relativement brève par comparaison avec ses années de consommation. Elle a enfin déclaré qu'un traitement ambulatoire visant à maintenir cette abstinence serait une mesure clairement insuffisante pour garantir que l'intéressé ne commette pas à l'avenir de nouvelles infractions d'ordre sexuel. En conséquence, la cour cantonale a admis que toutes les conditions posées à l'<ref-law> étaient réunies.
3.3. En retenant un risque " hautement vraisemblable " de récidive pour les infractions du type de la contrainte sexuelle, la cour cantonale s'est toutefois écartée de l'expertise.
En effet, les experts ont retenu un risque de récidive " élevé " dans l'hypothèse la plus pessimiste. Ils ont toutefois considéré que ce risque devait être réduit et qualifié de " moyen à élevé " si l'on tenait compte de l'âge du recourant, de la sanction pénale déjà subie et surtout en cas d'abstinence du recourant. La cour cantonale a estimé que les facteurs de réduction ne pouvaient pas être appréciés, avec pour seul argument que les antécédents parlaient en sa défaveur. Les experts ont cependant tenu compte de ces antécédents, expliquant que si les condamnations antérieures s'avéraient nombreuses, seule une s'était soldée par un emprisonnement d'une durée significative pour lui.
En outre, la cour cantonale a méconnu le fait que les experts n'ont pas pu préciser la nature des infractions sexuelles visées et dire si le risque de récidive concernait des infractions telles que le viol ou la contrainte sexuelle ou visait seulement les actes d'exhibitionnisme. Or, pour que l'internement puisse être prononcé, il faut que le risque de récidive " hautement vraisemblable " intervienne dans le cadre des infractions énumérées par l'article 64 al. 1 CP, à savoir des infractions du type de la contrainte sexuelle.
En conclusion, contrairement à ce que soutient la cour cantonale, l'expertise ne permet pas d'admettre l'existence d'un risque de récidive hautement vraisemblable de commission de nouvelles infractions du type de la contrainte sexuelle. En déclarant que le risque de récidive était " hautement vraisemblable ", la cour cantonale s'est écartée de l'expertise et est donc tombée dans l'arbitraire. Elle a également violé le droit fédéral en ne tenant pas compte du type d'infractions concernées par le risque de récidive.
4.
Il est admis que le recourant a souffert, voire souffre, d'une addiction, et qu'il existe un risque de récidive de moyen à élevé. Les experts ont estimé que le maintien de l'abstinence diminuerait " significativement " le risque de récidive. Il convient donc d'examiner si une mesure institutionnelle ou un traitement ambulatoire serait apte à détourner le recourant de la commission de nouvelles infractions. Comme la fin de l'exécution de la peine privative de liberté est intervenue le 24 octobre 2013, se pose notamment la question de savoir si ces mesures peuvent encore être ordonnées alors qu'il ne reste au condamné plus aucun solde de peine à purger à la date du jugement.
4.1. Outre les conditions générales prévues à l'<ref-law>, le prononcé d'une mesure de traitement des addictions est subordonné à trois conditions cumulatives: l'auteur est toxico-dépendant ou souffre d'une autre addiction (<ref-law>), il a commis un crime ou un délit en relation avec cette addiction (art. 60 al. 1 lit. a CP) et il est à prévoir que la mesure le détournera de nouvelles infractions en relation avec cette addiction (<ref-law>). La nécessité d'une mesure de traitement des addictions doit être constatée par une expertise, conformément à l'<ref-law>. L'addiction doit exister au moment de la commission de l'acte comme au moment du jugement. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une condition au prononcé de la mesure, le juge est tenu de prendre en considération la demande de soins et la motivation de l'auteur par rapport au traitement (<ref-law>).
Lorsque l'auteur est toxicomane ou souffre d'une autre addiction, le juge peut ordonner un traitement ambulatoire au lieu d'un traitement institutionnel (<ref-law>). Il peut s'agir d'un traitement de type médical ou paramédical, à condition qu'il soit à même d'éliminer ou d'atténuer le danger de récidive (<ref-ruling>).
4.2. Le traitement ambulatoire peut être ordonné aussi bien pendant, qu'à la place ou après l'exécution d'une peine privative de liberté. Cette dernière option s'inscrit en effet dans l'intérêt de la réinsertion sociale du délinquant ainsi que dans celui de la prévention des récidives (FF 1999 1787 1986).
La question de savoir si un traitement institutionnel des addictions peut être ordonné au terme de la peine privative de liberté est plus délicate, puisque celui-ci implique une privation de la liberté. La jurisprudence a admis qu'une mesure ambulatoire pouvait être convertie en une mesure institutionnelle après que la peine privative de liberté a été entièrement purgée, dans des cas clairement exceptionnels et dans le cadre d'une application stricte du principe de la proportionnalité (<ref-ruling> consid. 4.1). Par application analogique de cette jurisprudence, un traitement des addictions selon l'<ref-law> pourrait entrer en ligne de compte dans la présente espèce pour le maintien de la sécurité publique.
5.
Le recours doit être admis, l'arrêt attaqué annulé et la cause renvoyée à la cour cantonale pour qu'elle ordonne un traitement des addictions ou un traitement ambulatoire.
Le recourant qui obtient gain de cause ne supporte pas de frais judiciaires (<ref-law>) et peut prétendre à une indemnité de dépens à la charge du canton de Neuchâtel (art. 68 al. 1 et 2 LTF), ce qui rend sans objet la requête d'assistance judiciaire.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1.
Le recours est admis, l'arrêt attaqué est annulé et la cause est renvoyée à l'autorité cantonale pour nouvelle décision.
2.
Il n'est pas perçu de frais judiciaires.
3.
Le canton de Neuchâtel versera au mandataire du recourant la somme de 3000 fr. à titre de dépens pour la procédure devant le Tribunal fédéral.
4.
Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour pénale du Tribunal cantonal du canton de Neuchâtel.
Lausanne, le 10 décembre 2013
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Mathys
La Greffière: Kistler Vianin