第2章-与或图搜索(新母版)-课件.ppt(54页)
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1、王庆江中国海洋大学计算机科学系qjwangouc.edu22008-2009学年第1学期2章 与或图搜索n一般图的搜索一般图的搜索q当前结点可解,则父结点可解;当前结点可解,则父结点可解;q解为一条起始结点到目标结点的解为一条起始结点到目标结点的路径路径!崂山校区李村朱家洼中韩鱼山校区32008-2009学年第1学期2章 与或图搜索n与或图的搜索与或图的搜索q某个某个(或某组或某组)子结点都可解,父结点才可解;)子结点都可解,父结点才可解;q解是什么解是什么形式形式的?的?写信计算机纸笔秘书写打印机42008-2009学年第1学期2章 与或图搜索q父结点与子结点的关系用父结点与子结点的关系用超
2、弧线超弧线(又称(又称连接符连接符)标识。)标识。父结点父结点子结点子结点 1-1-连接符连接符2-2-连接符连接符3-3-连接符连接符k-k-连接符连接符52008-2009学年第1学期2章 与或图搜索q根根结点结点n起始结点(起始结点(n0)q端端(叶叶)结点)结点n没有后继没有后继的结点(的结点(n7和和n8)q或或结点结点n对对n1而言而言,n2和和n3是或结点。是或结点。q与与结点结点n对对n0而言而言,n4和和n5是与结点。是与结点。q终终结点结点n直接可解直接可解的结点。的结点。n0n1n4n5n2n3n6n7n862008-2009学年第1学期2章 与或图搜索q从从n出发,正确
3、选择出发,正确选择一个一个外向连接符(外向连接符(k-连接符连接符););q从连接符指向的从连接符指向的每个每个结点出发,继续选择外向连接符;结点出发,继续选择外向连接符;q如此进行下去,直到连接符指向的结点如此进行下去,直到连接符指向的结点都属于都属于N为止。为止。共共k k个结点个结点72008-2009学年第1学期2章 与或图搜索n0n1n3n5n6n7n8n0n1n4n5n2n3n6n7n882008-2009学年第1学期2章 与或图搜索n0n1n4n5n2n3n6n7n8n0n4n5n7n892008-2009学年第1学期2章 与或图搜索n0n1n4n5n2n3n6n7n8n0n4n
4、5n7n8102008-2009学年第1学期2章 与或图搜索n一个与或图一个与或图G中,从结点中,从结点n到结点集到结点集N的解图的解图G是是G的的子图子图。q当当nN时,时,Gn;q若若n有一个有一个k-连接符,指向连接符,指向n1,n2,nk,使得从,使得从ni到到N都存在解图,都存在解图,i1,k,则则Gn,k-连接符连接符,各各ni到到N的解图的解图;q否则,否则,n到到N不存在解图。不存在解图。112008-2009学年第1学期2章 与或图搜索q单一结点是局部图;单一结点是局部图;q选择局部图的任一叶结点,选择其任选择局部图的任一叶结点,选择其任一个外向连接符,则一个外向连接符,则局
5、部图局部图、该外向该外向连接符连接符及及其所指的后继结点其所指的后继结点仍然组成仍然组成一个局部图。一个局部图。n7n8n0n4n5122008-2009学年第1学期2章 与或图搜索q记为记为k(n,N);q若若nN,k(n,N)=0;q若若n有一个外向连接符指向有一个外向连接符指向n1,n2,ni,并设该连接,并设该连接符的耗散为符的耗散为Cn,则,则 k(n,N)=Cn+k(n1,N)+k(n2,N)+k(ni,N)N=n7,n8k(n0,N)=2+k(n4,N)+k(n5,N)=2+(1+k(n5,N)+k(n5,N)=3+2(2+k(n7,N)+k(n8,N)=3+2(2+0+0)=7
6、n0n4n5n7n8最佳解图,最佳解图,h*(n)=mink(n,N)132008-2009学年第1学期2章 与或图搜索q若若n叶结点叶结点,则,则k(n,N)=h(n);q若若n有一个外向连接符指向有一个外向连接符指向n1,n2,ni,并设该连接,并设该连接符的耗散为符的耗散为Cn,则,则 k(n,N)=Cn+k(n1,N)+k(n2,N)+k(ni,N)k(n0,N)=2+k(n4,N)+k(n5,N)=2+h(n4)+h(n5)n0n4n5局部图局部图142008-2009学年第1学期2章 与或图搜索q终结点是已解结点;终结点是已解结点;q非终结点已解,当且仅当至少一个非终结点已解,当且
7、仅当至少一个“或或”结点已解;结点已解;q非终结点已解,当且仅当所有非终结点已解,当且仅当所有“与与”结点已解。结点已解。q没有后继结点的非终结点是未解结点;没有后继结点的非终结点是未解结点;q非终结点未解,当且仅当所有非终结点未解,当且仅当所有“或或”结点未解;结点未解;q非终结点未解,当且仅当至少一个非终结点未解,当且仅当至少一个“与与”结点未解。结点未解。152008-2009学年第1学期2章 与或图搜索n根结点有几个局部图。根结点有几个局部图。n0n1n5n2n3n6局部图局部图1 1n0n4n5n8局部图局部图2 2优先优先“生长生长”哪个局部图?哪个局部图?n0n1n4n5n2n3
8、n6n7n8n0n4n5n8局部图局部图2 2162008-2009学年第1学期2章 与或图搜索nN=n7,n8n用用AO*算法搜索算法搜索n0到到N的解图,的解图,即找到即找到n0为为根的一个局部图,其根的一个局部图,其端结点都端结点都N。324411200n0n1n4n5n2n3n6n7n8172008-2009学年第1学期2章 与或图搜索n0n1n4n5n0不是终结点时,扩展不是终结点时,扩展n0;对新的叶结点计算耗散值,检查是否对新的叶结点计算耗散值,检查是否加加能解能解标记;标记;向上向上修改修改父辈父辈结点为根的局部图结点为根的局部图的耗的耗散估计,散估计,标识标识最佳局部图。最佳
9、局部图。2113324411200n0n1n4n5n2n3n6n7n8注:注:红色数字红色数字为为k(n,N)h(n1)mink(n0,N)4182008-2009学年第1学期2章 与或图搜索沿沿n0的最佳局部图,找到一个的最佳局部图,找到一个叶叶结点;结点;扩展扩展此叶结点,对新的叶结点计算耗散值,检查是否加此叶结点,对新的叶结点计算耗散值,检查是否加能解能解标记;标记;向上向上修改修改父辈父辈结点为根的局部图结点为根的局部图的耗散估计,的耗散估计,标识标识最佳局部图。最佳局部图。n0n1n4n521134454n3n26324411200n0n1n4n5n2n3n6n7n8注:注:红色数字
10、红色数字为为k(n,N)192008-2009学年第1学期2章 与或图搜索沿沿n0的最佳局部图,找到一个叶结点;的最佳局部图,找到一个叶结点;扩展扩展此叶结点,对新的叶结点计算耗散值,检查是否加此叶结点,对新的叶结点计算耗散值,检查是否加能解能解标记;标记;向上向上修改修改父辈父辈结点为根的局部图结点为根的局部图的耗散估计,的耗散估计,标识标识最佳局部图。最佳局部图。5n0n1n4n5511444n3n2n6n7n80022324411200n0n1n4n5n2n3n6n7n8注:注:红色数字红色数字为为k(n,N)能解能解能解能解能解能解202008-2009学年第1学期2章 与或图搜索沿沿
11、n0的最佳局部图,找到一个叶结点;的最佳局部图,找到一个叶结点;扩展扩展此叶结点,对此叶结点,对新的新的叶结点计算耗散值,检查是否加叶结点计算耗散值,检查是否加能解能解标记;标记;向上向上修改修改父辈父辈结点为根的局部图结点为根的局部图的耗散估计,的耗散估计,标识标识最佳局部图;最佳局部图;n4耗散未变耗散未变但能解标志改变了但能解标志改变了,继续向上修改。,继续向上修改。1 1324411200n0n1n4n5n2n3n6n7n8注:注:红色数字红色数字为为k(n,N)只对只对新新产生的子结产生的子结点计算耗散值点计算耗散值n0n1n4n5521544n3n2n6n7n8002能解能解能解能
12、解能解能解能解能解能解能解212008-2009学年第1学期2章 与或图搜索n根结点加了根结点加了能解能解标记后,算法结束,解图如下:标记后,算法结束,解图如下:n0n4n525n7n8001 1222008-2009学年第1学期2章 与或图搜索G:=s,计算计算q(s)=h(s),如果如果GOAL(s),THEN M(s,SOLVED)Until s已加上已加上SOLVED标记标记,do G=FIND(G)n:=G的任一个叶结点(且非终结点)的任一个叶结点(且非终结点)EXPAND(n)nj,计算计算q(nj)=h(nj),这里这里njGG:=Gnj;IF GOAL(nj),THEN M(n
13、j,SOLVED)S:=nUntil S=,do REMOVE(m,S),要求要求m的子结点的子结点S修改修改q(m)计算计算m为根的每个局部图的耗散,为根的每个局部图的耗散,q(m)=mink(m,N);将将指针指针放在指向最小耗散局部图的放在指向最小耗散局部图的连接符连接符上;上;若该若该连接符连接符指的指的所有所有子结点都能解,则子结点都能解,则M(m,SOLVED)IF CM(m,SOLVED)q(m)q0(m),THEN ADD(ma,S)AO*算法生长,对新叶结点计算q向上修改父辈结点的q和指针当当CM(m,SOLVED)q(m)=q0(m)时,时,q(ma)不不必修改,只考虑是否
14、必修改,只考虑是否ma能解能解,且,且ma仅指仅指mp。当当EXPAND(n)=时,令时,令q(n)=!232008-2009学年第1学期2章 与或图搜索n与或图(超图)与或图(超图)vs.一般图(普通图)一般图(普通图)n解图解图 vs.解路径解路径n评估局部图评估局部图 vs.评估结点(即经过该结点的路径)评估结点(即经过该结点的路径)n无无OPEN/CLOSED表表 vs.有有OPEN/CLOSED表表n不支持有环图不支持有环图 vs.支持有环图支持有环图n都支持在都支持在h(n)h*(n)情况下寻找最佳解,以及情况下寻找最佳解,以及h(n)单单调限制特性。调限制特性。242008-20
15、09学年第1学期2章 与或图搜索n数字重写变换规则如下:数字重写变换规则如下:63,3 64,2 42,2 43,1 32,1 21,1 怎样将怎样将6变为一个若干变为一个若干1组成的数字串?试用组成的数字串?试用AO*算法求搜索图,设算法求搜索图,设k-连接符的耗散为连接符的耗散为k,h函数为:函数为:h(1)=0,h(n)=n(n1)。252008-2009学年第1学期2章 与或图搜索qn(本义本义:下棋下棋)同本义同本义 play chessn视君不如弈棋。视君不如弈棋。左传左传襄公二十五年襄公二十五年n今夫弈之为数。今夫弈之为数。孟子孟子n又如又如:弈思弈思(下棋的思路下棋的思路),弈
16、棋,弈棋(下棋下棋)qn弈弈,围棋也。围棋也。说文说文n射者中射者中,弈者胜。弈者胜。宋宋欧阳修欧阳修醉翁亭记醉翁亭记n棋局谓之弈。棋局谓之弈。小尔雅小尔雅n又如又如:弈局弈局(棋局棋局,棋盘棋盘);弈具弈具(指棋盘指棋盘,棋子棋子);弈枰弈枰(棋盘棋盘);弈楸弈楸(棋盘棋盘);弈谱弈谱(棋谱棋谱)qn大大 great。如。如:弈弈弈弈(高大的样子高大的样子);弈业弈业(大业大业);弈赫弈赫(盛大盛大显赫的样子显赫的样子)262008-2009学年第1学期2章 与或图搜索qn赌赌(赌博赌博),博弈博弈 gambleq与闵公博。与闵公博。公羊传公羊传庄公十二年庄公十二年q则博塞以游。则博塞以游。
17、庄子庄子骈拇骈拇q或以游博持掩为事。或以游博持掩为事。后汉书后汉书王符传王符传q不有博奕者乎。不有博奕者乎。论语论语阳货阳货q或饮或博。或饮或博。清清薛福成薛福成观巴黎油画记观巴黎油画记n取得取得 get;winq博个封妻荫子。博个封妻荫子。水浒传水浒传q又如又如:博笑博笑(谦词。换取别人一笑谦词。换取别人一笑);博鬻博鬻(换取换取);博名博名(获取获取好名声好名声)q不有博弈者乎不有博弈者乎?论语论语阳货阳货q孔子说孔子说:不闻夫博弈者乎不闻夫博弈者乎,亦尤贤乎已亦尤贤乎已 272008-2009学年第1学期2章 与或图搜索q从参加人数上从参加人数上n单人博弈棋单人博弈棋n双人对弈棋双人对弈
18、棋n多人博弈棋多人博弈棋q从对弈规则(即棋子和走法)上从对弈规则(即棋子和走法)上n围棋围棋n中国象棋中国象棋n国际象棋国际象棋n跳棋跳棋n一字棋一字棋n余一棋余一棋这里只研究这里只研究双人对弈双人对弈棋棋282008-2009学年第1学期2章 与或图搜索q“双人对弈双人对弈”n双方轮流走步。双方轮流走步。q“信息完备信息完备”n双方得到的棋局信息是一样的。双方得到的棋局信息是一样的。q“零和零和博弈博弈”n属属“非合作非合作”博弈博弈,指博弈一方的指博弈一方的收益收益必然意味着另一方必然意味着另一方的的损失损失,双方的收益和损失双方的收益和损失相加相加永远为永远为“零零”。292008-20
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