Algorytm wyszukiwania oparty na stanach (State-Based Search) w Java

Algorytm wyszukiwania opartego na stanach to metoda wyszukiwania stosowana w Java programowaniu, która polega na tworzeniu i przechodzeniu przez możliwe stany problemu. W tym algorytmie wszystkie możliwe stany problemu są reprezentowane jako węzły na wykresie lub w przestrzeni stanów.

Jak działa algorytm wyszukiwania opartego na stanach

Algorytm zaczyna od stanu początkowego i wykorzystuje transformacje do generowania stanów potomnych. Każdy nowo wygenerowany stan staje się węzłem grafu lub przestrzeni stanów. Algorytm przechodzi przez te stany, sprawdzając, czy wśród nich znajduje się stan docelowy. Jeśli zostanie znaleziony, algorytm kończy działanie; w przeciwnym razie kontynuuje przechodzenie przez inne stany podrzędne.

Zalety i wady algorytmu wyszukiwania opartego na stanach

Zalety:

• Wyczerpujący: Algorytm ma możliwość uwzględnienia wszystkich możliwych stanów problemu.
• Wszechstronny: można go zastosować do różnego rodzaju problemów.

Niedogodności:

• Możliwość powtórzeń: W niektórych przypadkach algorytm może powtórzyć przejście określonych stanów.

Przykład i wyjaśnienie

Ilustrującym przykładem algorytmu wyszukiwania opartego na stanach jest znalezienie ścieżki od punktu początkowego do miejsca docelowego na mapie. Zobaczmy jak działa ten algorytm:

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);  
                }  
            }  
        }  
    }  
}  

W powyższym przykładzie używamy algorytmu wyszukiwania opartego na stanach, aby znaleźć ścieżkę od stanu początkowego do stanu docelowego na mapie. Stany podrzędne generowane są poprzez wykonywanie działań możliwych z bieżącego stanu. W rezultacie algorytm znajdzie ścieżkę od stanu początkowego do stanu docelowego.