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一、状态空间问题描述
1.问题表示
2.状态空间法
状态空间法是以状态和算符为基础来表示和求解问题的。
1)状态:状态用于描述问题求解过程中任一时刻状况的数据结构,用一组变量的有序组合表示:SK=(SK0,SK1,…)
2)操作符(算符):把问题从一种状态变换为另一种状态的手段。走步、过程、规则、数学算子、运算符号或逻辑符号。
3)状态空间:(S,F,G)表示,其中S为初始状态的集合,F是操作符的集合;G是目标状态的集合。
4)状态空间图:用状态标识节点,用操作标识有向边,有向边的方向由操作的施加对象状态指向操作的结果状态。
3.二阶汉诺塔问题的表示
二阶汉诺塔问题:设有1、2、3三根钢针,在1号钢针上穿有A、B两个金片,A小于B,A位于B的上面。要求把这两个金片全部移到另一根钢针上,而且规定每次只能移动一片,任何时刻都不能使B位于A的上面。
1)状态:SK=(SK0,SK1),SK0表示A所在的钢针号,SK1表示B所在的钢针号:
2)操作:A(i, j)表示把金片A从i号钢针移到j号钢针;B(i, j)表示把金片B从i号钢针移到j号钢针。
3)组成状态空间图:
二、盲目搜索
1.什么是搜索
人工智能所要解决的问题大部分是结构不良或非结构化的问题,对这样的问题一般不存在成熟的求解算法可供利用,而只能是利用已有的知识一步步地摸索着前进。
搜索就是:根据实际问题,不断寻找可用知识,确定推理路线,从而构造一条代价尽可能的少的路线,而问题又能得到圆满的解决。
2.什么是盲目搜索
3.问题求解的性能
1)完备性:是否能找到解;
2)最优性:找到最优解;
3)时间复杂度:找到一个解花费时间;
4)空间复杂度:需多少存储空间。
4.一般的图搜索
5.关于一般图搜索的说明
三、广度优先搜索
1.基本思想
从初始节点S0开始,逐层地对节点进行扩展并考察它是否为目标节点,在第n层的节点没有全部扩展并考察之前,不对第n+1层的节点进行扩展。OPEN表中的节点总是按进入的先后顺序排列,先进入的节点排在前面,后进入的排在后面。
2.搜索过程
3.优劣
①缺点:盲目性较大,当目标节点距离初始节点较远时将会产生许多无用节点,搜索效率低。而且写出Open表可以发现,若目标节点已经被扩展出来,但是没有判断(判断和扩展时在将节点放入Close表时进行的),在执行到判断目标节点的时候,多余已经执行了很多扩展的操作。
②优点:只要问题有解,用广度优先搜索总可以得到解,而且得到的是路径最短的解。
四、深度优先搜索
1.基本思想
从初始节点S0开始扩展,若没有得到目标节点,则选择最后产生的子节点进行扩展,若还是不能到达目标节点,则再对刚才最后产生的子节点进行扩展,一直如此向下搜索。当到达某个子节点,且该子节点既不是目标节点又不能继续扩展时,才选择其兄弟节点进行考察。
2.搜索过程
3.深度优先局限性
深度优先相当于对优先某一个分支进行搜索,如果这个分支上没有解,或者时无限分支,那么就很难得到解或者根本得不到解,解得到了解有可能不是最优解。并不是一种完备的搜索算法。
4.有界深度优先搜索
五、代价树搜索
1.代价计算
2.代价树的广搜和深搜
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