Для алгоритма A * это приличная эвристическая функция? Почему или почему нет? - PullRequest
0 голосов
/ 27 октября 2019

15 - Объяснение проблемы головоломки: https://en.wikipedia.org/wiki/15_puzzle

Чтобы решить проблему 15 головоломок, я написал эвристическую функцию, чтобы решить, к какому состоянию лучше всего обращаться. Итак, я написал эвристическую функцию с именем update fgh, для каждого узла она увеличивает g на 1, а h увеличивается относительно расстояния каждого узла от состояния цели.

Задача из 15 головоломок - это случайный массив15 плиток, каждая из которых пронумерована 1-15, разбросаны в случайном порядке на поле 4 x 4 с добавленной пустой плиткой.

Чтобы решить 15 головоломок, вы должны переместить пустую плитку вместо плитки слева направо, снизу или сверху.

Когда каждое число по порядку от 1 до 15 и пустая ячейка в конце, проблема с головоломкой 15 решена.

Переменными в моем коде являются следующие

/// [переменные в pnode] ///

N - представляет 4 фрагмента в прекомпиляторе, чтобы сделать код более переносимым и по соображениям безопасностиконечно.

NxN - представляет 4 массива из 4 плиток в прекомпиляторе, чтобы сделать код более переносимым и, конечно, из соображений безопасности.

pnode - узел головоломки, который включает в себя состояние, в котором находится головоломка.

f- переменная f эвристики.

g-Переменная g эвристики.

h - переменная h эвристики.

zero_column && zero row - переменные, представляющие нулевую плиткув p-узле

* next и * parent - дочерний и родительский узлы узла-головоломки, каждый pnode содержит следующий с нулевым соlumn, сдвинутый вверх, вниз, влево или вправо, с выбранным узлом вверх вниз влево или вправо, если эвристика является самой дешевой

/// [глобальные переменные] ///

int goal_rows [NxN];- Строки цели, которые содержат массив из 16 узлов.

int goal_columns [NxN];- Столбцы цели, которые содержат массив из 16 узлов

struct node * start, * goal;- Начальный узел, который инициализируется и выбирается пользователем программы с помощью argv [] для выбора чисел 1-15 в случайном порядке плюс пустой узел. и создать целевой узел для сравнения целевого и начального узла

struct node * open = NULL, * closed = NULL;- Два узла с открытыми и доступными узлами наряду с узлами, которые просто не могут быть добавлены или использованы и поэтому помещены в закрытые, чтобы избежать дальнейшего их рассмотрения.

struct node * succ_nodes [4];- Успешные узлы - указатель, который указывает на массив из 4 успешных узлов.

update_fgh(struct node *pnode)
{
    pnode->f = g + h;
    for(i = 0; i < 16; i++)
        g++;
    for(j =0; j< 16; j++){
        //Goal is a global variable state.
        if(pnode->start[i] != goal[j])
            pnode->h++;
        else 
            continue; 
    }
    pnode->f = pnode->g+->h; 
}

Вот код, в котором используется эвристика:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define N 4
#define NxN (N*N)
#define TRUE 1
#define FALSE 0

struct node {
    int tiles[N][N];
    int f, g, h;
    short zero_row, zero_column;    /* location (row and colum) of blank tile 0 */
    struct node *next;
    struct node *parent;            /* used to trace back the solution */
};

int goal_rows[NxN];
int goal_columns[NxN];
struct node *start,*goal;
struct node *open = NULL, *closed = NULL;
struct node *succ_nodes[4];

void print_a_node(struct node *pnode) {
    int i,j;
    for (i=0;i<N;i++) {
        for (j=0;j<N;j++)
            printf("%2d ", pnode->tiles[i][j]);
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

struct node *initialize(char **argv){
    int i,j,k,index, tile;
    struct node *pnode;

    pnode=(struct node *) malloc(sizeof(struct node));
    index = 1;
    for (j=0;j<N;j++)
        for (k=0;k<N;k++) {
            tile=atoi(argv[index++]);
            pnode->tiles[j][k]=tile;
            if(tile==0) {
                pnode->zero_row=j;
                pnode->zero_column=k;
            }
        }
    pnode->f=0;
    pnode->g=0;
    pnode->h=0;
    pnode->next=NULL;
    pnode->parent=NULL;
    start=pnode;
    printf("initial state\n");
    print_a_node(start);

    pnode=(struct node *) malloc(sizeof(struct node));
    goal_rows[0]=3;
    goal_columns[0]=3;

    for(index=1; index<NxN; index++){
        j=(index-1)/N;
        k=(index-1)%N;
        goal_rows[index]=j;
        goal_columns[index]=k;
        pnode->tiles[j][k]=index;
    }
    pnode->tiles[N-1][N-1]=0;         /* empty tile=0 */
    pnode->f=0;
    pnode->g=0;
    pnode->h=0;
    pnode->next=NULL;
    goal=pnode;
    printf("goal state\n");
    print_a_node(goal);

    return start;
}

/* merge unrepeated nodes into open list after filtering */
void merge_to_open() {
}

/*swap two tiles in a node*/
void swap(int row1,int column1,int row2,int column2, struct node * pnode){
    int tile = pnode->tiles[row1][coulmn1];
    pnode->tiles[row1][column1]=pnode->tiles[row2][column2];
    pnode->tiles[row2][column2]=tile;
}

/*update the f,g,h function values for a node */
update_fgh(struct node *pnode)
{
    pnode->f = g + h;
    for(i = 0; i < 16; i++)
        g++;
    for(j =0; j< 16; j++){
        //Goal is a global variable state.
        if(pnode->start[i] != goal[j])
            pnode->h++;
        else 
            continue; 
    }
    pnode->f = pnode->g+->h; 
}

/* 0 goes down by a row */
void move_down(struct node * pnode){
    swap(pnode->zero_row, pnode->zero_column, pnode->zero_row+1, pnode->zero_column, pnode);
    pnode->zero_row++;
}

/* 0 goes right by a column */
void move_right(struct node * pnode){
    swap(pnode->zero_row, pnode->zero_column, pnode->zero_row, pnode->zero_column+1, pnode);
    pnode->zero_column++;
}

/* 0 goes up by a row */
void move_up(struct node * pnode){
    swap(pnode->zero_row, pnode->zero_column, pnode->zero_row-1, pnode->zero_column, pnode);
    pnode->zero_row--;
}

/* 0 goes left by a column */
void move_left(struct node * pnode){
    swap(pnode->zero_row, pnode->zero_column, pnode->zero_row, pnode->zero_column-1, pnode);
    pnode->zero_column--;
}

/* expand a node, get its children nodes, and organize the children nodes using
 * array succ_nodes.
 */
void expand(struct node *selected) {
}

int nodes_same(struct node *a,struct node *b) {
    int flg=FALSE;
    if (memcmp(a->tiles, b->tiles, sizeof(int)*NxN) == 0)
        flg=TRUE;
    return flg;
}

/* Filtering. Some nodes in succ_nodes may already be included in either open
 * or closed list. Remove them. It is important to reduce execution time.
 * This function checks the (i)th node in succ_nodes array. You must call this
 & function in a loop to check all the nodes in succ_nodes.
 */
void filter(int i, struct node *pnode_list){
    if(nodes_same(*pnode_list, succ_nodes[i]) == TRUE)
    pnode_list = pnode_list->next; 
}


int main(int argc,char **argv) {
    int iter,cnt;
    struct node *copen, *cp, *solution_path;
    int ret, i, pathlen=0, index[N-1];

    solution_path=NULL;
    start=initialize(argv); /* init initial and goal states */
    open=start;

    iter=0;
    while (open!=NULL) {    /* Termination cond with a solution is tested in expand. */
        copen=open;
        open=open->next;  /* get the first node from open to expand */
        if(nodes_same(copen,goal)){ /* goal is found */
            do{ /* trace back and add the nodes on the path to a list */
                copen->next=solution_path;
                solution_path=copen;
                copen=copen->parent;
                pathlen++;
            } while(copen!=NULL);
            printf("Path (lengh=%d):\n", pathlen);
            copen=solution_path;
            ... /* print out the nodes on the list */
            break;
        }
        expand(copen);       /* Find new successors */
        for(i=0;i<4;i++){
            filter(i,open);
            filter(i,closed);
        }
        merge_to_open(); /* New open list */
        copen->next=closed;
        closed=copen;       /* New closed */
        /* print out something so that you know your
         * program is still making progress
         */
        iter++;
        if(iter %1000 == 0)
            printf("iter %d\n", iter);
    }
    return 0;
} /* end of main */
Добро пожаловать на сайт PullRequest, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...