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基于A*算法的地图寻径的研究

张前哨  
【摘要】:长期以来,搜索算法一直是人工智能的一个活跃方向。在50多年的研究中,搜索算法不断发展,已形成了成熟的理论体系。搜索包括对知识块的匹配、选择和解释。而匹配和解释的结果往往引起再搜索。在搜索算法的各种应用中,人们一直关注的是地图寻径问题。 本文针对搜索技术的特点,在对其进行详细分析的基础上,结合实际应用,对A~*算法进行了一定程度的改进。其主要目的是实现更快捷的A~*算法和平滑A~*路径,同时也为基于A~*的地图寻径新算法打下了一定的基础。 论文首先扼要地介绍了产生式系统描述搜索过程的一般方法以及人工智能中常用的一种知识表示方法——状态空间法;接着主要从人工智能的角度介绍了图搜索的两种基本策略——传统的搜索技术和启发式搜索技术;最后详细分析了启发式搜索技术之一——A~*算法的算法思想、特性及实现方法,同时讨论了评价函数的启发能力和搜索效率,并根据A~*算法的思想,给出了基于A~*算法的地图寻径新算法,该算法主要包括地图文件的生成、搜索算法和评价函数等部分。 此外,本文在搜索算法中主要研究A~*算法,并根据地图结构的特点,结合实际应用,在A~*算法的基础上实现加快和平滑路径等方面的改进,实现了一种基于A~*地图寻径的新算法。实验表明,充分利用已经获得的遍历信息指导新的遍历对提高搜索效率有着很大的影响。 本文中所讨论的评价函数主要是依赖于特定领域的知识,并通过不断学习,调整各项特征值和权重值而得到的,同时要综合考虑路径的耗散值、求解路径时所扩展的节点数以及计算从结点n到目标结点的最佳路径的估计代价值h所需的工作量,以便使启发能力达到最大。 最后,本文以上述理论为指导,选定Windows2000为操作系统,以Visual C++.NET为开发环境,设计并实现了基于A~*的地图寻径的新算法,从而达到了本文所提出的智能化的地图寻径目标。


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