A*(A-Star)算法是一種靜態路網中求解最短路最有效的方法。
公式表示為: f(n)=g(n)+h(n),
其中f(n) 是節點n從初始點到目標點的估價函數,
g(n) 是在狀態空間中從初始節點到n節點的實際代價,
h(n)是從n到目標節點最佳路徑的估計代價。
保證找到最短路徑(最優解的)條件,關鍵在于估價函數h(n)的選取:
估價值h(n)<= n到目標節點的距離實際值,這種情況下,搜索的點數多,搜索范圍大,效率低。但能得到最優解。
如果 估價值>實際值, 搜索的點數少,搜索范圍小,效率高,但不能保證得到最優解。
估價值與實際值越接近,估價函數取得就越好。
例如對于幾何路網來說,可以取兩節點間歐幾理德距離(直線距離)做為估價值,即f=g(n)+sqrt((dx-nx)*(dx-nx)+(dy-ny)*(dy-ny));這樣估價函數f在g值一定的情況下,會或多或少的受估價值h的制約,節點距目標點近,h值小,f值相對就小,能保證最短路的搜索向終點的方向進行。明顯優于Dijstra算法的毫無無方向的向四周搜索。
conditions of heuristic
Optimistic (must be less than or equal to the real cost)
As close to the real cost as possible
主要搜索過程:
創建兩個表,OPEN表保存所有已生成而未考察的節點,CLOSED表中記錄已訪問過的節點。
遍歷當前節點的各個節點,將n節點放入CLOSE中,取n節點的子節點X,->算X的估價值->
While(OPEN!=NULL)
{
從OPEN表中取估價值f最小的節點n;
if(n節點==目標節點) break;
else
{
if(X in OPEN) 比較兩個X的估價值f //注意是同一個節點的兩個不同路徑的估價值
if( X的估價值小于OPEN表的估價值 )
更新OPEN表中的估價值; //取最小路徑的估價值
if(X in CLOSE) 比較兩個X的估價值 //注意是同一個節點的兩個不同路徑的估價值
if( X的估價值小于CLOSE表的估價值 )
更新CLOSE表中的估價值; 把X節點放入OPEN //取最小路徑的估價值
if(X not in both)
求X的估價值;
并將X插入OPEN表中; //還沒有排序
}
將n節點插入CLOSE表中;
按照估價值將OPEN表中的節點排序; //實際上是比較OPEN表內節點f的大小,從最小路徑的節點向下進行。
啟發式搜索其實有很多的算法,比如:局部擇優搜索法、最好優先搜索法等等。當然A*也是。這些算法都使用了啟發函數,但在具體的選取最佳搜索節點時的策略不同。象局
部擇優搜索法,就是在搜索的過程中選取“最佳節點”后舍棄其他的兄弟節點,父親節點,而一直得搜索下去。這種搜索的結果很明顯,由于舍棄了其他的節點,可能也把最好的
節點都舍棄了,因為求解的最佳節點只是在該階段的最佳并不一定是全局的最佳。最好優先就聰明多了,他在搜索時,便沒有舍棄節點(除非該節點是死節點),在每一步的估價
中都把當前的節點和以前的節點的估價值比較得到一個“最佳的節點”。這樣可以有效的防止“最佳節點”的丟失。那么A*算法又是一種什么樣的算法呢?其實A*算法也是一種最
好優先的算法。只不過要加上一些約束條件罷了。由于在一些問題求解時,我們希望能夠求解出狀態空間搜索的最短路徑,也就是用最快的方法求解問題,A*就是干這種事情的!
我們先下個定義,如果一個估價函數可以找出最短的路徑,我們稱之為可采納性。A*算法是一個可采納的最好優先算法。A*算法的估價函數可表示為:
f'(n) = g'(n) + h'(n)
這里,f'(n)是估價函數,g'(n)是起點到終點的最短路徑值,h'(n)是n到目標的最斷路經的啟發值。由于這個f'(n)其實是無法預先知道的,所以我們用前面的估價函數f(n)做
近似。g(n)代替g'(n),但 g(n)>=g'(n)才可(大多數情況下都是滿足的,可以不用考慮),h(n)代替h'(n),但h(n)<=h'(n)才可(這一點特別的重要)。可以證明應用這樣的估價
函數是可以找到最短路徑的,也就是可采納的。我們說應用這種估價函數的最好優先算法就是A*算法。哈。你懂了嗎?肯定沒懂。接著看。
舉一個例子,其實廣度優先算法就是A*算法的特例。其中g(n)是節點所在的層數,h(n)=0,這種h(n)肯定小于h'(n),所以由前述可知廣度優先算法是一種可采納的。實際也是
。當然它是一種最臭的A*算法。
再說一個問題,就是有關h(n)啟發函數的信息性。h(n)的信息性通俗點說其實就是在估計一個節點的值時的約束條件,如果信息越多或約束條件越多則排除的節點就越多,估價函
數越好或說這個算法越好。這就是為什么廣度優先算法的那么臭的原因了,誰叫它的h(n)=0,一點啟發信息都沒有。但在游戲開發中由于實時性的問題,h(n)的信息越多,它的計
算量就越大,耗費的時間就越多。就應該適當的減小h(n)的信息,即減小約束條件。但算法的準確性就差了,這里就有一個平衡的問題。
}
今天做了一個游戲模擬題,看著題牛X的我問pip說:能不能用A*,誰知道他更猛。500個點不值得用。。。。。。無語,結果我的處女A*無疾而終,只好寫了個普搜水過去了。。。。。,搞了一個pip推薦的dp無語還是腦殘,居然那么就才想到。。。。。。。。。
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- 1.?re: (轉載)TopCoder入門手冊
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好,學習了
- --wuyiqi
- 2.?re: Knights
- 評論內容較長,點擊標題查看
- --Lightning
- 3.?re: Knights
- 請問您說的奇偶性不同的x,y是指什么?
- --Lightning
- 4.?re: [ZZ]后綴數組[未登錄]
-
@愛上對方
請你仔細閱讀標題
【ZZ】轉載。。懂 - --Knight
- 5.?re: [ZZ]后綴數組
- 請你不要抄
- --愛上對方