人工智能中最佳优先搜索相关的问题?

我知道一般的问题包括局部最大值和高原,但我很好奇是否还有其他与这种特定搜索相关的问题,以及我应该采取的最佳行动方案是什么,以便克服这些问题。

还有人能给我一个例子,说明这种搜索适合用于哪种类型的问题吗?


回答:

最佳优先搜索的问题:

  1. 它是贪婪的。在许多情况下,它会很快找到解决方案(因为你开发的节点数量不会呈指数增长,而是随着解决方案的深度线性增加!),然而通常它不是最优化的,因为你的启发式函数有一些误差,有时会错误地选择下一个要探索的节点。
  2. 还有一个无限分支的问题。假设你正在跟随一个分支,其中深度为i的节点具有启发式值h(v_i) = 2^-i。你永远不会达到零,但贪婪的最佳优先搜索会继续开发这些节点。
    例子:

                            2                       / \                        /   \                     /     \                    1      1.5                    |       |                   1/2      1                    |       |                   1/4      0                    |                   1/8                    |                   1/16                    |                   ... 

请注意,上述是一个可接受的启发式函数,但尽管如此,最佳优先搜索永远不会找到解决方案,它会陷入无限分支中。

解决方案:

  1. 为了克服这个问题,我们可以使用无信息算法(如Dijkstra算法或无权图的BFS)。
  2. 你可以使用“最佳优先搜索”和Dijkstra的组合,这被称为A*算法
    A*算法实际上是一种贪婪的最佳优先算法,但它不是根据h(v)选择,而是根据f(v) = h(v) + g(v)选择下一个要探索的节点(其中g(v)是“迄今为止的成本”。如果给定一个可接受的启发式函数,该算法是完整的(如果存在解决方案,则找到解决方案)和最优的(找到“最佳”解决方案)。

何时使用最佳优先搜索:

  1. 如果你有一个完美的启发式函数(在文献中表示为h*),最佳优先搜索将找到一个最优解——而且很快。
  2. 如果你不关心最优解,你只是想快速找到一个解——它通常能做到(但你必须小心无限分支问题)。
  3. 当我们使用A*时,我们实际上是在使用最佳优先搜索——但是在f:V->R上,而不是在h:V->R上。

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