alpha beta 剪枝算法

alpha-beta剪枝算法是一种用于棋盘游戏的搜索优化技术,它通过消除无用的分支来提高搜索效率。该算法结合了极小化极大算法,通过alpha和beta值限制搜索范围。当遇到beta <= alpha的情况时,表明当前分支不会影响最终结果,从而可以提前终止搜索。伪代码展示了算法的执行流程,包括最大值和最小值节点的递归搜索以及剪枝条件。

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摘自wikipedia

alpha-β修剪的好处在于可以消除搜索树的分支。这样,搜索时间可以限制在“更有希望”的子​​树中,并且可以在同一时间执行更深入的搜索。该算法和极小化极大算法一样,都是分支限界类算法。若节点搜索顺序达到最佳优化或近似最佳优化(将最佳选择排在各节点首位),则同样时间内搜索深度可达极小化极大算法的两倍多。


算法使用两个值alpha和beta,分别代表大分玩家放心的最高分,以及小分玩家放心的最低分。alpha和beta的初始值分别为正负无穷大,即双玩家都以可能的最低分开始游戏。在选择某节点的特定分枝后,可能发生小分玩家放心的最小分小于大分玩家放心的最大分(beta <= alpha)。这种情况下,父节点不应选择这个节点,否则父节点分数会降低,因此该分枝的其他节点没有必要继续探索。

 

伪代码:

01 function alphabeta(node, depth,α, β, maximizingPlayer) // node = 节点,depth = 深度,maximizingPlayer= 大分玩家

02     if depth = 0 or node是终端节点

03         return 节点的启发值

04     if maximizingPlayer

05         v := -∞

06         for 每个子节点

07              v := max(v, alphabeta(child,depth - 1, α, β, FALSE)) // child = 子节点

08              α := max(α, v)

09              if β ≤

### Alpha-Beta剪枝算法原理 Alpha-Beta剪枝是一种优化极小化极大算法的技术,通过减少不必要的节点评估来提高搜索效率。在构建和搜索决策树的过程中,除了存储每个节点的局面估值外,还会记录其可能取值的上下界。其中,下界称为Alpha值,表示当前玩家能够获得的最佳局面;上界称为Beta值,表示对手能够迫使当前玩家接受的最差局面。 当某个分支的结果不会影响最终决策时,可以跳过对该分支的进一步探索,从而节省计算资源。具体来说,在执行过程中如果发现某条路径上的Alpha值大于等于Beta值,则可以直接停止这条路径的扩展[^1]。 #### 实现细节 以下是基于Python语言的一个简化版Alpha-Beta剪枝算法实现: ```python def alphabeta(node, depth, alpha, beta, maximizing_player): if depth == 0 or is_terminal_node(node): # 如果达到最大深度或到达叶子节点 return evaluate(node) # 返回当前状态的估价 if maximizing_player: # 对于最大化玩家的情况 value = float('-inf') for child in get_children(node): # 遍历所有子节点 value = max(value, alphabeta(child, depth - 1, alpha, beta, False)) alpha = max(alpha, value) if alpha >= beta: # 执行Beta剪枝 break return value else: # 对于最小化玩家的情况 value = float('inf') for child in get_children(node): # 遍历所有子节点 value = min(value, alphabeta(child, depth - 1, alpha, beta, True)) beta = min(beta, value) if alpha >= beta: # 执行Alpha剪枝 break return value ``` 在这个代码片段中定义了一个`alphabeta`函数,它接收五个参数:当前节点、剩余搜索深度、当前Alpha值、当前Beta值以及布尔标志指示是否为最大化玩家回合。对于每一个节点都会判断是否已经达到了预设的最大深度或者是终端节点(即没有后续动作)。如果是的话就直接调用评价函数获取该位置的价值得分;如果不是则继续深入探索直到满足终止条件为止[^2]。 另外值得注意的是,在实际应用当中还需要考虑如何有效地生成合法移动列表(`get_children`)以及设计合理的静态评估函数(`evaluate`)以便准确反映不同游戏状态下双方的优势对比关系[^3]。 ###
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