Algoritmo di ricerca basato sullo stato (State-Based Search) in Java

L'algoritmo di ricerca basata sullo stato è un metodo di ricerca nella Java programmazione che prevede la creazione e l'attraversamento dei possibili stati di un problema. In questo algoritmo, tutti i possibili stati di un problema sono rappresentati come nodi in un grafico o spazio degli stati.

Come funziona l'algoritmo di ricerca basato sullo stato

L'algoritmo parte da uno stato iniziale e utilizza le trasformazioni per generare stati figli. Ogni stato appena generato diventa un nodo nel grafico o nello spazio degli stati. L'algoritmo attraversa questi stati, controllando se lo stato obiettivo è tra questi. Se trovato, l'algoritmo termina; altrimenti, continua ad attraversare altri stati figli.

Vantaggi e svantaggi dell'algoritmo di ricerca basato sullo stato

Vantaggi:

• Esauriente: l’algoritmo ha la capacità di coprire tutti i possibili stati del problema.
• Versatile: può essere applicato a vari tipi di problemi.

Svantaggi:

• Possibilità di ripetizione: in alcuni casi, l'algoritmo potrebbe ripetere l'attraversamento di determinati stati.

Esempio e spiegazione

Un esempio illustrativo dell'algoritmo di ricerca basato sullo stato è trovare un percorso da un punto di partenza a una destinazione su una mappa. Vediamo come funziona questo algoritmo:

import java.util.*;  
  
public class StateSearchExample {  
    static boolean isGoalState(State state, State goalState) {  
        return state.equals(goalState);  
    }  
  
    static void stateSearch(State initialState, State goalState) {  
        Queue<State> queue = new LinkedList<>();  
        Set<State> visited = new HashSet<>();  
  
        queue.add(initialState);  
        visited.add(initialState);  
  
        while(!queue.isEmpty()) {  
            State currentState = queue.poll();  
  
            if(isGoalState(currentState, goalState)) {  
                System.out.println("Found goal state: " + currentState);  
                return;  
            }  
  
            List<State> nextStates = currentState.generateNextStates();  
            for(State nextState: nextStates) {  
                if(!visited.contains(nextState)) {  
                    queue.add(nextState);  
                    visited.add(nextState);  
                }  
            }  
        }  
    }  
}  

Nell'esempio precedente, utilizziamo l'algoritmo di ricerca basato sullo stato per trovare un percorso da uno stato iniziale a uno stato obiettivo su una mappa. Gli stati figlio vengono generati eseguendo le azioni possibili dallo stato corrente. Il risultato è che l’algoritmo troverà un percorso dallo stato iniziale allo stato obiettivo.