华中科技大学人工智能及其应用第三章一般搜索原理.ppt

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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
皇后问题搜索过程（六）
() ((1,1))
Q Q
Q
((1,1) (2,3)) ((1,1) (2,4))
((1,1) (2,4) (3.2))
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
皇后问题搜索过程（七）
() ((1,1))
Q Q
((1,1) (2,3)) ((1,1) (2,4)) ((1,1) (2,4) (3.2))
回溯搜索策略
3.2 盲目搜索
回溯策略是一种试探性方式。在选择一个 操作时要建立一个回溯点。
在搜索过程中，如果遇到了困难，则要返 回到最近的一个回溯点，换一个操作继续 进行搜索。
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
回溯搜索策略举例
例：皇后问题
Q Q
Q Q
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“目标”状态是在每次扩展的时候进行搜索的。
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
3.2 盲目搜索
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
盲目搜索
盲目搜索是按预定的控制策赂进行搜索， 没有任何关于问题本身的信息，在搜索 过程中获得的中间信息并不改变控制策 略。由于搜索总是按预先规定的路线进 行，没有考虑到问题本身的特性，因此 这种搜索具有盲目性，效率不高，不便 于复杂问题的求解。
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
盲目搜索分类
搜索策略可分为三大类 不可撤回方式、回朔方式、图搜索方式
不可撤回方式：每一次搜索时，利用局部知识根据最优评价， 选出下一状态，选定后不能撤回，只能继续
回朔方式：在搜索过程中，有时会发现所选的路径不适合找到 目标，这时允许退回去另选一条路径。
10, RDATA:=GEN(R, DATA); 11, RDATALIST:=CONS(RDATA,
DATALIST); 12, PATH:=BACKTRCK1(RDATALIST) 13, IF PATH=FAIL GO LOOP; 14, RETURN CONS(R, PATH);
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TERM: 找目标
DEADEND: 状态不合法,无法继续搜索
APPRULES: 取可应用规则集
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
回溯搜索算法（二）
4, LOOP: IF NULL(RULES) RETURN FAIL;
5,
R:=FIRST(RULES);
6,
RULES:=TAIL(RULES);
3.2 盲目搜索
存在问题及解决办法
问题：
深度问题:如果深度太深 死循环问题: 如果状态出现重复
解决办法：
对搜索深度加以限制 记录从初始状态到当前状态的路径
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
增加约束后的回溯搜索算法
BACKTRACK1（DATALIST）
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
图搜索方式与回溯方式的不同
回溯方式不记忆那些试探失败的操作和 它们产生的状态描述，只记忆当前正在 搜索的路径。
图搜索方式则保存所有试探过的路径， 因而可以在任何一条路径上继续搜索
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
不可撤回搜索举例(一)
选择八数码问题 我们选取“不在位”的数字个数的负值作为爬山函数 八数码游戏的操作可描述为下面的4条产生式规则 (1) if空格不在最上一行then空格上移 (2) if空格不在最下一行then生格下移 (3) if空格不在最左一列then空格左移 (4) if空格不在最右一列then空格有移
但一般来讲，如果爬山函数有多个局部极大值存 在，该策略可能会引导到局部极大值点，而达不 到目标状态。
例如当八数码问题的初始状态和目标状态分别如 下时，任意一个可应用的操作都会降低爬山函数 的值，因此，得不到目标：
初始状态
123 74
865
125 74 863
目标
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第三章 一般搜索原理
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
皇后问题搜索过程（一）
()
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
皇后问题搜索过程（二）
()
Q
((1,1))
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
皇后问题搜索过程（三）
() ((1,1))
Q Q
((1,1) (2,3))
7,
RDATA:=GEN(R, DATA);
8,
PATH:=BACKTRACK(RDATA);
9,
IF PATH=FAIL GO LOOP;
10,
RETURN CONS(R, PATH);
TAIL: 删除头条规则
GEN: 调用规则作用于当前状态
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CONS: 获取解路径规则表
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第三章 一般搜索原理
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
皇后问题搜索过程（四）
()
Q
((1,1))
((1,1) (2,3))
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
皇后问题搜索过程（五）
() ((1,1))
Q Q
((1,1) (2,3)) ((1,1) (2,4))
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RETURN FAIL; 3, IF TERM(DATA) RETURN NIL; 4, IF DEADEND(DATA) RETURN FAIL; 5, IF LENGTH(DATALIST)>BOUND
RETURN FAIL;
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
增加约束后的回溯搜索算法(二)
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
不可撤回搜索的实现
不可撤回搜索的实现是将状态描述定义成一 个实数值的爬山函数。
控制策略就利用这个爬山函数来选择一个可 应用的操作，施行该操作的结果应使爬山函 数的值得到最大限度的增加。
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
图搜索策略
图搜索策略就是在图中寻找从起始点到 目标点的路径的方法
图搜索的一般过程是构造搜索图的过程。 令搜索图开始时只有起始点S0，然后逐 步扩展节点，直到将目标点扩展到搜索 图里为止。扩展的过程就是搜索的过程
-4
283 164 75
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-3
283 14 765
爬山函 数值
-3
23 184 765
-2
23 18 4 7 65
-1
123 84
765
0
123 84 765
目标状态
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
不可撤回搜索举例(三)
对于上例，采用不可撤回策略可以很快得到问题 的解。
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
皇后问题搜索过程（八）
()
Q
((1,1))
((1,1) (2,3)) ((1,1) (2,4)) ((1,1) (2,4) (3.2))
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
皇后问题搜索过程（九）
()
((1,1))
皇后问题搜索过程（十二）
()
((1,1))
((1,2))
Q Q
((1,1) (2,3)) ((1,1) (2,4))
Q ((1,2) (2,4))
((1,1) (2,4) (3.2))
((1,2) (2,4) (3,1))
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
皇后问题搜索过程（十三）
()
((1,1))
((1,2))
((1,1) (2,3)) ((1,1) (2,4))
((1,2) (2,4))
Q Q
Q Q
((1,1) (2,4) (3.2))
((1,2) (2,4) (3,1))
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((1,2) (2,4) (3,1) (4,3))
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第三章 一般搜索原理
回溯搜索算法
((1,1) (2,3)) ((1,1) (2,4)) ((1,1) (2,4) (3.2))
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第三章 一般搜索原理
3.2 盲目搜索
皇后问题搜索过程（十）
()
Q((1,1))(源自1,2))((1,1) (2,3)) ((1,1) (2,4))
((1,1) (2,4) (3.2))
6, RULES:=APPRULES(DATA); 7, LOOP: IF NULL(RULES) RETURN FAIL; 8, R:=FIRST(RULES); 9, RULES:=TAIL(RULES);