A*算法求解八数码问题实验,启发函数h(n):不在位数,初始状态:103724685;目标状态:123804765;求最优解,扩展节点数,生成节点数,运行时间以及运行代码
时间: 2024-09-25 08:16:52 浏览: 90
实验一:误差传播与算法稳定性 一:实验内容 考虑一个简单由积分定义.doc
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A*算法是一种常用的路径搜索算法,在解决八数码(数独游戏初期的一种简化形式)问题时,它通过结合实际代价(g(n))和估计的未来最小代价(h(n))来找到从初始状态到目标状态的最短路径。在这个例子中,启发函数h(n)通常采用"汉明距离",即两个序列之间的不同位置的数量。
初始状态为103724685,目标状态为123804765,我们假设每个数字的位置改变一次需要移动一步。由于题目没有提供具体的A*实现代码,我可以为你概述一下A*算法的基本步骤:
1. 初始化:设置当前节点为起始状态(103724685),已访问集合为空,开放列表(包含初始状态及其f值= g(n) + h(n))也为空。
2. 搜索循环:直到找到目标状态或开放列表为空。
a. 从开放列表中选择f值最小的节点(当前最佳节点)并将其标记为已访问。
b. 如果找到的是目标状态,则返回路径。
c. 否则,将当前节点的所有可行邻居加入开放列表,并更新它们的g值和f值。
3. 结果统计:扩展节点数就是搜索过程中尝试的节点总数,生成节点数可能大于扩展节点数,因为有些节点可能已经被其他路径覆盖了;运行时间则是从开始搜索到找到解决方案的时间。
由于A*算法涉及编程实现,这里无法直接展示完整的运行代码。你可以参考Python、Java或C++等语言的A*库编写这样的程序。以下是一个简单的伪代码示例:
```python
# Pseudo-code
def a_star_search(initial_state, goal_state):
open_list = [(initial_state, 0)] # f_value = g_value + heuristic
closed_set = set()
while open_list:
current_state, _ = min(open_list, key=lambda x: x[1]) # select smallest f_value
if current_state == goal_state:
trace_path(current_state)
return
open_list.remove((current_state, _))
closed_set.add(current_state)
for neighbor in generate_neighbors(current_state):
if neighbor not in closed_set:
tentative_g_value = g_value[current_state] + cost(current_state, neighbor)
if neighbor not in open_list or tentative_g_value < g_value[neighbor]:
open_list.append((neighbor, tentative_g_value))
g_value[neighbor], h_value[neighbor] = tentative_g_value, heuristic(neighbor)
print("No solution found.")
```
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