【启发式搜索】A*与IDA*学习笔记

搞了这么久发现自己到现在还不会启发式搜索ヾ(?`Д′?)所以今天正好趁着搜索练习题的风去搞了启发式搜索

A*搜索算法,俗称A星算法。这是一种在图形平面上,有多个节点路径,求出最低通过成本算法。常用于游戏中的NPC的移动计算,或在线游戏的BOT的移动计算上。

该算法像Dijkstra算法一样,可以找到一条最短路径;也像BFS一样,进行启发式的搜索。

在此算法中,如果以 g(n)表示从起点到任意顶点n的实际距离,h(n)表示任意顶点n到目标顶点的估算距离,那么 A*算法的公式为:f(n)=g(n)+h(n)。 这个公式遵循以下特性:

  • 如果h(n)为0,只需求出g(n),即求出起点到任意顶点n的最短路径,则转化为单源最短路径问题,即Dijkstra算法
  • 如果h(n)<=“n到目标的实际距离”,则一定可以求出最优解。而且h(n)越小,需要计算的节点越多,算法效率越低。————来自wikipedia

至于IDA*,全称叫迭代加深A*,其实就是迭代加深搜索和A*的一个小小的结合而已0-0由于A*会扩展出很多节点,这时候就需要迭代加深搜索来对A*进行一个小小的优化来减少时间和空间的使用。

看了看介绍,感觉A*的关键就在于估价函数的使用,需要有一个好的估价标准才能正确的进行搜索。

在使用A*搜索时我们通常把问题抽象成图论问题然后进行搜索。

比如接下来这个经典的图片

我们要从图中绿色的点到达红色的点,中间蓝色的是障碍物。

在这个问题中我们扩展时候每一次就扩展出当前节点四周的点。

在图中,左上角是估价函数F的值,左下角是G,右下角是H。

我们以每个点到红色点的曼哈顿距离作为这个题目的估价标准。(在进行估价时候不考虑墙)

然后开始扩展节点。将扩展出的节点存起来,选择其中F最小的点记录进路径中,然后以该节点为起点继续搜。

对于墙,我们不予扩展。

当遇到图中这样周围节点的F相同时,我们通常选择后扩展出的那一个点记录。

原图选择了下面的节点。

重复这些操作,最后就有了

之前觉得启发式搜索挺难的= =现在看了看其实还好啊╮(╯▽╰)╭

在使用A*时候,常用的估价标准就是用曼哈顿距离。

在做其他的启发式搜索时,也可以直接贪心作为标准。

而A*中为了判重通常会占用大量的空间,可以使用hash来简化判断,提高效率。

这里引用别人一段话来讲IDA*(原作者链接http://blog.csdn.net/urecvbnkuhbh_54245df/article/details/5856756)

“归纳一下,IDA*的基本思路是:首先将初始状态结点的H值设为阈值maxH,然后进行深度优先搜索,搜索过程中忽略所有H值大于maxH的结点;如果没有找到解,则加大阈值maxH,再重复上述搜索,直到找到一个解。在保证H值的计算满足A*算法的要求下,可以证明找到的这个解一定是最优解。在程序实现上,IDA*
要比 A* 方便,因为不需要保存结点,不需要判重复,也不需要根据 H值对结点排序,占用空间小。

在一般的问题中是这样使用IDA*算法的,当前局面的估价函数值+当前的搜索深度 > 预定义的最大搜索深度时,就进行剪枝。

这个估计函数的选取没有统一的标准,找到合适的该函数并不容易,但是可以大致按照这个原则:在一定范围内加大各个状态启发函数值的差别。

时间: 2024-12-15 01:06:46

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