梦想起航的地方

很久以前便想做做K短路了。只是无奈鄙人这苦逼的小菜啊~。

首先讲讲A*算法吧。众所周知,A*算法就是启发式搜索,基本形式就是这样:f(x)=g(x)+h(x);其中f(x)代表在x点所需要的总代价,而g(x)代表:从源点到x点已经耗费的实际代价,h(x)代表从x到终点需要的估计代价,这个函数是一个估计值.而从x到终点真正需要的代价为h*(x),在整个启发式搜索中我们必须保证h(x)<=h*(x);不然的话会由于对当前的估价值过高,则会引起答案的错误。构建A*的关键在于准确的规划一个h(x)函数,使得接近h*(x),这样的搜索会使得答案又快又准。可以想象h(x)过小会使得解空间过大,这样搜索出来的结果会很准确但是速度太慢,而对h(x)的过高估计,即估计代价太大会使得结果不准确。

这样我们可以理解了BFS的搜索过程,BFS的搜索过程中没有考虑到h(x)的估计代价,也就是说h(x)=0,只考虑g(x)的实际代价。这样根据实际代价来进行搜索,虽然可以说是很恶心的A*,同样地我们可以知道,BFS的解空间确实很大。

第一次写A*,目前只会应用在K短路上。不过也有点感觉了,关键在于h(x)的设计!

谈具体的实现:

首先我们在解空间取出的就是f(x)最小的,这样我们就要运用到优先队列了。这里提供一个使用C++系统优先队列的方法:

[cpp] view plain

C++的STL中自带了优先队列,通过重载运算法"<",可以实现我们需要的对f(x)的自动维护。

描述一下怎样用启发式搜索来解决K短路。

首先我们知道A*的基础公式:f(x)=g(x)+h(x);对h(x)进行设计,根据定义h(x)为当前的x点到目标点t所需要的实际距离。也就是说x->t距离,由于有很多的节点都是到t的距离,为了计算这个估计值,当然必须先算出x->t的最短路径长度。显然x的值很多而t的值只有一个,对每个x去求单源点最短路径当然不划算!于是反过来做,从t点出发到其他点的单源点最短路径,这样吧估价函数h(x)都求出来,注意这样求出来的h(x)=h*(x);

然后就可以对构造完的h(x)开始启发式搜索了。

首先的点当然就是定义头结点了,头结点的已消耗代价为0,估计代价为h[s],下一个点为v;进入队列,开始for循环。每次取出队头的f(x)最小的节点对其他节点进行拓展。对当前节点的拓展次数++,若当前节点的拓展次数超过K,显然不符合要求,则不进行拓展。若对t节点的拓展次数恰好为K,则找到了所需要的。对当前节点的拓展次数即为到当前节点的第几短路。找到需要节点的K短路后,返回g(t)即可,也就是通过K次拓展的实际消耗的长度。

在for循环中的入队情况:当前节点的可拓展所有边,的所有状态都入队,当前节点到拓展节点的实际代价为当前节点的实际代价+两节点之间的边长。下个节点就是拓展节点,估计函数的值则为拓展节点到目标节点的距离h(x);

下面是解决的Code:

[cpp] view plain

#include<iostream>

A完这题后

1.学会了用数组来定义链表,,

2.使用STL的优先队列

3.A*搜索的初步理解

4.K短路的一种求解方法。

:)

接着我们去了遇龙河,那里的水清澈见底,我把脚伸进水里,

梦想起航的地方

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