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:
- 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。
-
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:
- 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)。
- 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:
- 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。 - 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)。
- 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。