曼哈顿距离的过度估计让我抓狂

我正在用 曼哈顿距离 实现 a-star 算法 来解决 8 数码难题 (使用 C 语言)。它似乎工作得很好,通过了很多单元测试,但在一种情况下无法找到最短路径(找到的是 27 步而不是 25 步)。

当我将启发式函数改为 汉明距离 时,它可以在 25 步内找到答案。当我让曼哈顿距离函数返回实际成本的一半时,也能在 25 步内找到答案。

这就是为什么我认为问题出在曼哈顿距离函数中,它高估了成本(因此是不可接受的)。我以为可能是 C 程序中的其他地方出了问题,所以我编写了一个小的 Python 脚本来测试和验证曼哈顿距离函数的输出,它们都产生了完全相同的结果。

我真的很困惑,因为启发式函数似乎是唯一的故障点,而且它同时看起来又是正确的。

8-puzzle start goal

你可以试试这个解算器,并输入瓦片顺序,例如”2,6,1,0,7,8,3,5,4″。选择算法曼哈顿距离,它会在 25 步内找到答案。现在把它改成曼哈顿距离 + 线性冲突,它会在 27 步内找到答案。

但是我的曼哈顿距离(没有线性冲突)会在 27 步内找到答案。

这是我的通用算法:

manhattan_distance = 0迭代所有瓦片如果瓦片不是空格瓦片:找到该瓦片在目标棋盘上的坐标manhattan_distance += abs(x - goal_x) + abs(y - goal_y)

我认为如果某些重要部分存在非常严重的错误,它就不会通过之前的所有 25 个以上的测试,所以这可能是一些边缘情况。

这是 C 语言中带有注释的曼哈顿距离函数:

int ManhattanDistance(Puzzle p, State b){   State goal = getFinalState(p);   int size = getSize(b);   int distance = 0;   if (getSize(goal) == size){ // both states are the same size      int i, j;      for(i=0; i<size; i++){         for(j=0; j<size; j++){ // iterate over all tiles            int a = getStateValue(b, i, j); // what is the number on this tile?            if (a != 'B'){ // if it's not the blank tile               int final_cordinates[2];               getTileCoords(goal, a, final_cordinates); // find the coordinates on the other board               int final_i = final_cordinates[0];               int final_j = final_cordinates[1];               distance +=  abs(i - final_i) + abs(j - final_j);            }         }      }   }   return distance;}

请帮助我。

编辑: 正如在评论中讨论的那样,用于打开节点的代码可以在这里找到


回答:

问题似乎不在于您的启发式函数,而在于算法本身。从您对问题的描述以及它仅在某些特定情况下发生的事实来看,我认为这与重新打开一个已关闭的顶点有关,一旦您找到更好的路径。

在阅读您提供的代码[在评论中]时,我想我明白了问题所在,在第 20 行:

if(getG(current) + 1 < getG(children[i])){

这是错误的! 您正在检查 g(current) + 1 < g(children[i]),实际上您想要检查:f(current) + 1 + h(children[i]) < g(children[i]),因为您想用 children[i] 的启发式函数检查这个值,而不是 current
请注意,这与设置 f(children[i]) = min{f(children[i]),f(current)+1} 相同,然后添加 h(children[i]) 以获得 g 值。

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