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《搜索算法结构教学》ppt课件•搜索算法概述目•深度优先搜索•广度优先搜索录•A搜索算法•启发式搜索算法CATALOGUE01CATALOGUE搜索算法概述搜索算法的定义搜索算法是指在给定的问题空间中,通过一定的搜索策略,寻找满足特定条件的目标解的过程问题空间是指问题所有可能解的集合,通常表示为一个状态空间或决策空间搜索策略是指算法在问题空间中寻找目标解的方法和步骤,包括宽度优先搜索、深度优先搜索、启发式搜索等搜索算法的分类按照搜索方式分类可以分为盲目搜索和启发式搜索盲目搜索按照一定的顺序逐个节点进行搜索,而启发式搜索则利用启发函数指导搜索方向,加速搜索过程按照搜索范围分类可以分为完全搜索和限制搜索完全搜索会搜索整个问题空间,而限制搜索则只搜索问题空间的一部分按照是否考虑目标状态分类可以分为有目标搜索和无目标搜索有目标搜索是指算法在搜索过程中会考虑目标状态,而无目标搜索则只关注当前状态和下一步可能的行动搜索算法的应用场景路径规划组合优化在地图或网络中寻找两点之间的在给定的一组解中寻找最优解或最短路径或最快路径,如导航系近似最优解,如旅行商问题、背统中的路径规划包问题等自然语言处理游戏AI在词汇或句子中寻找符合特定规在游戏中寻找最优策略或最佳行则或语义的表达式,如文本分类、动方案,如围棋、象棋等棋类游情感分析等戏和实时战略游戏中的AI02CATALOGUE深度优先搜索深度优先搜索的基本概念当节点v的所在边都己被深度优先搜索是一种用于探寻过,搜索将回溯到发遍历或搜索树或图的算法现节点v的那条边的起始节点A BC D它沿着树的深度遍历树的这一过程一直进行到已发节点,尽可能深地搜索树现从源节点可达的所有节的分支点为止深度优先搜索的实现原理这一过程一直进行到已发现从根节点开始,深度优先搜从源节点可达的所有节点为索算法会尽可能深地搜索树止的分支1深度优先搜索可以用递归或迭代的方式实现当节点v的所在边都己被探寻过,搜索将回溯到发现节点v的那条边的起始节点深度优先搜索的优缺点优点深度优先搜索可以用于解决各种问题,如查找图的连通分量、拓扑排序、求解最短路径等它能够深入搜索,尽可能地找到更多的信息,因此在某些情况下比广度优先搜索更加高效缺点深度优先搜索可能会陷入死循环,特别是当图的结构复杂或者存在环的时候此外,由于它是深度优先的,可能会忽略一些较浅层的节点,导致一些有用的信息被遗漏因此,在选择使用深度优先搜索时需要考虑这些问题03CATALOGUE广度优先搜索广度优先搜索的基本概念定义广度优先搜索是一种按照层级顺序进行搜索的算法,从根节点开始,逐层向下搜索,先搜索离根节点近的节点适用场景适用于节点间关系为层次结构的情况,如网页爬虫、社交网络分析等广度优先搜索的实现原理建立队列01首先将根节点放入队列中循环处理02循环处理队列中的节点,依次访问队列中的节点,并将该节点的子节点放入队列中重复处理03重复以上步骤,直到队列为空广度优先搜索的优缺点优点易于实现和理解,适合层次结构较浅的图0102可以发现最短路径,适用于需要找出最短缺点0304路径的场景对于层次结构较深的图,搜索效率低下无法处理动态变化的图结构050604CATALOGUEA搜索算法A搜索算法的基本概念特点A搜索算法使用启发式函数来评估节点的重要性,定义并根据启发式函数的值来选择下一个要访问的节点A搜索算法是一种基于图的搜索算法,用于在图中寻找从起始节点到目标节点的最短路应用场景径A搜索算法广泛应用于路径规划、机器人导航、游戏AI等领域A搜索算法的实现原理生成后继节点选择节点对于当前节点,生成其所有后选择价值最高的后继节点作为继节点下一个要访问的节点初始化评估节点重复执行设置起始节点和目标节点,并使用启发式函数评估每个后继重复执行上述步骤,直到找到构建一个图节点的价值,并根据价值进行目标节点或无法找到可行路径排序A搜索算法的优缺点高效A搜索算法能够快速找到最短路径灵活可以根据实际需求调整启发式函数,以适应不同的问题场景A搜索算法的优缺点•可扩展性强可以很容易地扩展到大型图中A搜索算法的优缺点需要良好的启发式函数如果启发式函数不够准确,A搜索算法可能无法找到最优解可能陷入局部最优解由于A搜索算法是基于启发式函数的,因此在某些情况下可能会陷入局部最优解,而不是全局最优解05CATALOGUE启发式搜索算法启发式搜索算法的基本概念01启发式搜索算法是一种基于问题特定知识,通过启发式信息来引导搜索的算法02它利用问题特定的信息,通过启发函数来评估节点的重要性,从而指导搜索过程03启发式搜索算法能够更快地找到问题的解,因为它只探索那些可能包含最优解的区域启发式搜索算法的实现原理启发式搜索算法通常采用深度优先搜索或广度优先搜01索作为基本搜索策略在每一步搜索中,算法会根据启发函数评估所有可选02的节点,并选择最有希望的节点进行展开启发式搜索算法的关键在于设计一个有效的启发函数,03它能够准确估计节点的价值,从而指导搜索方向启发式搜索算法的优缺点优点启发式搜索算法能够快速找到高质量的解,因为它只探索可能包含最优解的区域缺点设计有效的启发函数需要深入了解问题的特性,且对于某些问题,启发式信息可能不准确或过于复杂,导致搜索效率低下THANKS感谢观看。