启发式搜索算法,就是在
状态空间中的搜索对每一个搜索的位置进行评估,得到最好的位置,再从这个位置进行搜索直到目标。
在说它之前先提
状态空间搜索。状态空间搜索,如果按专业点的说法就是将
问题求解过程表现为从初始状态到目标状态寻找这个路径的过程。通俗点说,两点之间求一线路,这两点是求解的开始和问题的结果,而这一线路不一定是直线,可以是曲折的。由于求解问题的过程中分枝有很多,主要是求解过程中求解条件的
不确定性,不
完备性造成的,使得求解的路径很多这就构成了一个图,我们说这个图就是
状态空间。问题的求解实际上就是在这个状态空间图中找到一条路径可以从开始到结果。这个寻找的过程就是状态空间搜索。
常用的状态空间搜索有深度优先和广度优先。广度优先是从初始状态一层一层向下找,直到找到目标为止。深度优先是按照一定的顺序前查找完一个分支,再查找另一个分支,以至找到目标为止。这两种算法在
数据结构书中都有描述,可以参看这些书得到更详细的解释。
前面说的广度和
深度优先搜索有一个很大的缺陷就是他们都是在一个给定的状态空间中穷举。这在状态空间不大的情况下是很合适的算法,可是当
状态空间十分大,且不预测的情况下就不可取了。他的效率实在太低,甚至不可完成。在这里就要用到
启发式搜索了。
启发式搜索就是在
状态空间中的搜索对每一个搜索的位置进行评估,得到最好的位置,再从这个位置进行搜索直到目标。这样可以省略大量无谓的搜索路径,提高了效率。在启发式搜索中,对位置的估价是十分重要的。采用了不同的估价可以有不同的效果。
其中f(n) 是节点n的估价函数,g(n)是在状态空间中从初始节点到n节点的实际代价,h(n)是从n到目标节点最佳路径的估计代价。在这里主要是h(n)体现了搜索的启发信息,因为g(n)是已知的。如果说详细点,g(n)代表了搜索的广度的优先趋势。但是当h(n) >>g(n)时,可以省略g(n),而提高效率。
启发算法有:
蚁群算法,
遗传算法、
模拟退火算法等 蚁群算法是一种来自大自然的
随机搜索寻优方法,是
生物界的群体启发式行为,现己陆续应用到
组合优化、人工智能、通讯等多个领域。蚁群算法的正反馈性和
协同性使其可用于
分布式系统,隐含的
并行性更使之具有
发展潜力。从数值
仿真结果来看,它比风行一时的遗传算法、模拟退火算法等有更好的适应性。