用Python语言编程实现,代价树搜索
时间: 2024-02-15 08:04:44 浏览: 21
代价树搜索(Cost Tree Search)是一种在搜索过程中考虑代价(Cost)的方法。在搜索树中,每个节点都有一个代价值,代表到达该节点的代价。代价树搜索算法会按照代价从小到大的顺序进行搜索,以便在搜索到目标节点时,已经找到了最小代价的路径。
下面是使用Python实现代价树搜索的示例代码:
```python
from queue import PriorityQueue
def cost_tree_search(start, goal, successors_fn, heuristic_fn):
frontier = PriorityQueue()
frontier.put((0, start)) # 用元组表示节点的代价和状态
came_from = {start: None} # 记录每个节点的前驱节点
cost_so_far = {start: 0} # 记录从起点到每个节点的代价
while not frontier.empty():
_, current = frontier.get()
if current == goal:
break
for successor in successors_fn(current):
new_cost = cost_so_far[current] + heuristic_fn(current, successor)
if successor not in cost_so_far or new_cost < cost_so_far[successor]:
cost_so_far[successor] = new_cost
priority = new_cost
frontier.put((priority, successor))
came_from[successor] = current
# 通过回溯前驱节点,构造路径
path = []
node = goal
while node != start:
path.append(node)
node = came_from[node]
path.append(start)
path.reverse()
return path
```
其中,`start` 和 `goal` 分别表示起点和终点,`successors_fn` 是一个函数,输入一个状态,返回所有可能的下一步状态,`heuristic_fn` 是一个函数,输入两个状态,返回从第一个状态到第二个状态的估计代价。函数中使用了优先队列(PriorityQueue)来维护待扩展的节点,每次从队列中取出代价最小的节点进行扩展。
该算法的时间复杂度为 $O(b^{1+\epsilon})$,其中 $b$ 是每个节点的平均分支因子,$\epsilon$ 是估价函数的精度。实际应用中,可以通过优化估价函数和剪枝的方式来提高效率。