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ヒューリスティック検索アルゴリズム Java

ヒューリスティック検索アルゴリズムは、 Java 推定情報(知識) を使用して検索プロセスをガイドする、プログラミングにおけるインテリジェントな検索手法です。 Heuristics は、問題の現状に関する不完全な知識と推定情報に基づいて問題を解決する近似的な方法です。

ヒューリスティック検索アルゴリズムの仕組み

ヒューリスティック検索アルゴリズムは、ヒューリスティック関数を使用して、状態が目標に「近づいているか」を評価します。 各検索反復中に、アルゴリズムは潜在的な状態のヒューリスティック値に基づいて検索方向を選択します。 目標は、ヒューリスティック値を最適化し、問題の近似解を導き出すことです。

ヒューリスティック検索アルゴリズムの長所と短所

利点:

  • インテリジェントな検索: アルゴリズムは推定された知識を使用して検索をガイドし、時間とリソースを最適化します。
  • 幅広い適用性: Heuristics 現実世界のシナリオにおけるさまざまな最適化お​​よび検索問題に適用できます。

短所:

  • 不正確な可能性: Heuristics 推定や不正確な可能性のある情報に依存するため、不完全なソリューションが得られます。

例と説明

ヒューリスティック検索アルゴリズムの一般的な例は、地図上の最短経路を見つけるために使用される A* アルゴリズムです。 このアルゴリズムがどのように機能するかを見てみましょう。 

import java.util.*;  
  
class Node {  
    int x, y;  
    int cost, heuristic;  
  
    Node(int x, int y, int cost, int heuristic) {  
        this.x = x;  
        this.y = y;  
        this.cost = cost;  
        this.heuristic = heuristic;  
    }  
}  
  
public class HeuristicSearchExample {  
    static int heuristic(int x, int y, int targetX, int targetY) {  
        return Math.abs(targetX- x) + Math.abs(targetY- y);  
    }  
  
    static void heuristicSearch(int[][] grid, int startX, int startY, int targetX, int targetY) {  
        PriorityQueue<Node> pq = new PriorityQueue<>((a, b) ->(a.cost + a.heuristic)-(b.cost + b.heuristic));  
        pq.offer(new Node(startX, startY, 0, heuristic(startX, startY, targetX, targetY)));  
  
        while(!pq.isEmpty()) {  
            Node current = pq.poll();  
            int x = current.x;  
            int y = current.y;  
  
            if(x == targetX && y == targetY) {  
                System.out.println("Found target at(" + x + ", " + y + ")");  
                return;  
            }  
  
            // Explore neighboring nodes and add to the priority queue  
            // based on total cost and heuristic  
            // ...  
        }  
    }  
}

上の例では、A* アルゴリズムを使用して地図上の最短経路を見つけます。 隣接ノードは、現在のノードへの総コストとヒューリスティック推定に基づいて探索されます。 その結果、開始点から目標点までの最短経路が見つかります。