人工智能导论 第二章 搜索技术

2.1 搜索的基本概念

搜索：一种求解问题的一般方法

问题求解的基本方法：搜索法、归约法、归结法、推理法及产生式

基本问题：

1、是否一定能找到一个解

2、找到的是否是最佳解

3、时间和空间复杂度

4、是否会终止运行or死循环

主要过程：

1、从初始或目的状态出发，并将其作为当前状态

2、扫描操作算子集，将适用当前状态的一些操作算子作用于当前状态而得到新的状态，并建立指向父节点的指针

3、检查所生成的新状态是否满足结束状态。若满足，反向得出解答路径；否则将新状态定义为当前状态返回2

概念术语

搜索方向

（1）数据驱动：初始状态出发正向搜索

（2）目的驱动：从目的状态出发逆向搜索

（3）双向搜索 找到汇合点

盲目搜索与启发式搜索

（1）盲目搜索：不针对特定问题任何有关信息，按照固定步骤搜索

（2）启发式搜索：考虑特定问题可应用的知识，动态确定算子，优先选择合适算子，减少步骤

状态

表示系统状态、事实等叙述性知识的一组变量或数组

操作

表示引起状态变化的过程型知识的一组关系或函数

2.2 状态空间的搜索策略

状态空间：利用状态变量和操作符号，标识系统或问题的有关知识的符号体系，三元组（S、F、G）

S：状态集合 F：操作算子的集合 G：目的状态集合

求解路径

从S0到G结点的路径，状态空间的一个解是一个有限的操作算子序列

 表示方法：图描述

八数码问题的图描述

TSP问题的图描述 

2.3 盲目搜索

回溯策略

从初始状态出发不停试探路径，直到到达目的或“不可解节点”。若遇到不可解节点就回溯到路径中最近的父节点上，查看该节点是否还有其他子节点未被扩展。

算法：

1、PS表：保存当前搜索路径上的状态，如果找到目的，PS就是解路径上的状态有序集

2、NPS表：新的路径状态表，包含等待搜索的状态，后裔状态还未被搜索到

3、NSS表：不可解状态集，列出找不到接替路径的状态。如果在搜索中扩展出他的元素，可立即排除

图搜索算法（DFS BFS 最好优先搜索）的回溯思想

（1）用NPS使算法可以回归到任意状态

（2）用NSS避免算法重新搜索无解路经

（3）PS表中记录当前搜索路径状态，满足目的时可以将其作为结果返回

（4）为避免死循