人工智能实验报告

****大学

人工智能基础课程实验报告

（2011-2012学年第一学期）

启发式搜索王浩算法

班级： *********** 学号： ********** 姓名： ****** 指导教师： ******

成绩：

2012年 1 月 10 日

实验一 启发式搜索算法

1. 实验内容：

使用启发式搜索算法求解8数码问题。

⑴ 编制程序实现求解8数码问题A *算法，采用估价函数

()()()()

w n f n d n p n ⎧⎪=+⎨⎪⎩， 其中：()d n 是搜索树中结点n 的深度；()w n 为结点n 的数据库中错放的棋子个数；()p n 为结点n 的数据库中每个棋子与其目标位置之间的距离总和。

⑵ 分析上述⑴中两种估价函数求解8数码问题的效率差别，给出一个是()p n 的上界的()h n 的定义，并测试使用该估价函数是否使算法失去可采纳性。

2. 实验目的

熟练掌握启发式搜索A *算法及其可采纳性。 3. 实验原理

使用启发式信息知道搜索过程，可以在较大的程度上提高搜索算法的时间效率和空间效率；

启发式搜索的效率在于启发式函数的优劣，在启发式函数构造不好的情况下，甚至在存在解的情形下也可能导致解丢失的现象或者找不到最优解，所以构造一个优秀的启发式函数是前提条件。

4.实验内容 1.问题描述

在一个3*3的九宫格 里有1至8 八个数以及一个空格随机摆放在格子中，如下图：

初始状态 目标状态

现需将图一转化为图二的目标状态，调整的规则为：每次只能将空格与其相邻的一个数字进行交换。实质是要求给出一个合法的移动步骤，实现从初始状态到目标状态的转变。

2.算法分析 (1)解存在性的讨论

对于任意的一个初始状态，是否有解可通过线性代数的有关理论证明。按数组存储后，算出初始状态的逆序数和目标状态的逆序数，若两者的奇偶性一致，则表明有解。

（

2）估价函数的确定

通过对八数码的特性的研究，找出一个相对好的函数，f(n)=d(n)+h(n)其中h(n)=2*compare(n)+3*S(n);d(n)为已搜索的深度；（compare（n）为当前节点与目标结点相同位置不相同的个数，S(n)为当前节点的无序度。）

（3）节点的处理

取得一个结点后，判断是否有解，然后对其进行扩展，用估价函数从中取得一个最优节点，依次循环将路径得到，直到取的最后的目标状态。

(4)算法设计

a.输入初始结点，判断解的存在性，并与目标节点对比。

b.若不是目标节点则进行扩展，生成其全部后继节点。

c.对于每个后继节点均求其f(n),并比较。

d.将最小f(n)存入正确路径，并与目标节点进行对比。

e.若不是目标节点则循环执行b，若是目标节点则输出

5实验结果

输入输出：

源代码如下：

#include

int final[9]={1,2,3,8,0,4,7,6,5};//目标状态节点

int a[1000][9],c[9],e[9],f[9];//路径节点和扩展节点

int deep=1,fn;//深度和估计值

int b[9];

char moveaction;//移动方向

int fnjisuan(int b[9])//估价函数

{

int compare=0,s=0,fn1,d[9];

d[0]=b[0];d[1]=b[1];d[2]=b[2];d[3]=b[5];d[4]=b[8];d[5]=b[7];d[6]=b[6];d[7]=b[3];d[ 8]=b[4];

for(int i=0;i<9;i++)

{

if(b[i]!=final[i]&&i!=4)compare++;

}for(i=0;i<7;i++)if((d[i+1]-d[i])!=1)s++;

fn1=2*compare+3*s+deep;//估价函数计算结果

return fn1;

}

void show(int c[9])//输出节点

{

for(int i=0;i<9;i++)a[deep][i]=c[i];

for(i=0;i<9;i++){

if((i)%3==0)printf("\n");

printf("%d\t",c[i]);

}

deep++;

printf("\n");

}

int jingguo(int e[9])//测试当前节点是否已经经过避免回溯

{

for(int i=0;i

{

int k=0;

for(int j=0;j<9;j++)

if(e[j]==a[i][j])k++;

if(k==9)return 0;

}return 1;

}

int move_up(int c[9],int Zerosign)//上移操作

{

for(int i=0;i<9;i++)c[i]=b[i];

c[Zerosign]=c[Zerosign-3];

c[Zerosign-3]=0;

int fn1=fnjisuan(c);

return fn1;

}

int move_down(int c[9],int Zerosign)//下移操作

{

for(int i=0;i<9;i++)c[i]=b[i];