企业管理第五章电脑鼠控制策略与算法研究
18页1、第五章 蚁群算法在迷宫电脑鼠中的应用5.1 引言许多智能问题,如下棋游戏、战略决策、机器人路径规划等都可以转化为寻找迷宫最优路径问题。传统解决迷宫最优路径问题的算法通常会随着迷宫规模的增大、复杂性的增加,算法的空间和时间复杂性呈指数增加,从而很难用于求解大规模的问题实例。从蚁群觅食过程中能够发现蚁巢与食物源之间的最短路径受到启发,并利用该过程与著名的旅行商问题(TravelingSalesman Problem, TSP)之间的相似性,意大利学者M. Dorigo等人提出了一种新型的模拟进化算法-蚁群算法1,2。对TSP问题的求解结果显示,蚁群算法具有极强的鲁棒性和发现较好解的能力,但同时也存在一些缺陷,如收敛速度慢、易出现停滞现象等2。目前,蚁群算法已在组合优化、计算机网络路由、连续函数优化、机器人路径规划、数据挖掘、电网优化等领域取得了突出的成就2-5,实践证明该算法是一种解决优化问题特别是组合优化问题的有力工具。5.2 迷宫的基本信息及常用迷宫搜寻策略5.2.1 迷迷宫的基基本信息息从比赛规规则中得得知,迷迷宫是由由一个个个18ccm18ccm大小小的方格格组成的的,迷宫宫大小为
2、为1616,即行列列各有116个方方格。若若将三维维迷宫转转化成二二维图形形,迷宫宫可用图图5.11表示.图 5.1 迷宫行行列与坐坐标对应应关系5.2.2 常常用搜寻寻法则和和策略5.2.2.11迷宫搜搜寻法则则设定搜寻寻法则和和策略是是为了电电脑鼠可可以以最最快的方方式找到到终点,到达目目标后随随即从所走过过的路径径中找出出一条可行路径径返回起起点,然然后再做做冲刺,直达目目的;法法则的设设定很重重要,它它可以使使电脑鼠鼠不多走走冤枉路路,可节节省很多多时间而而制胜。每一只电电脑鼠到到达一方方格时它它最多有有三个方方向可前前进,最最少则因因为三面面都有墙墙,没有有可以前前进的方方向;当当遇到二二个以上上的可选选择方向向时,由由于不同同场合需需要而有有不同优优先搜寻寻的方向向顺序,常见的的法则有有以下几几种:右手法法则:遇遇叉路时时,以右右边为优优先前进进方向,然后直直线方向向,左边边方向;左手法法则:遇遇叉路时时,以左左边为优优先前进进方向,然后直直线方向向,右边边方向;中左法法则:与与右手法法则相似似,不过过方向选选择顺序序改为直直线优先先,然后后左边,右边;中右法法则:遇遇叉路
3、时时,以直直线为优优先前进进方向,然后右右边方向向,左边边方向;求心法法则:遇遇叉路时时,以距距中心最最短的那那个方向向优先,然后依依次选择择。乱数法法则:以以电脑鼠鼠的随机值作为为下一前前进方向向。5.2.2.22迷宫搜搜寻策略略迷宫搜寻寻模式有有全迷宫宫搜寻策策略和部部分迷宫宫搜寻策策略两种种:全迷宫宫搜寻策策略:电电脑鼠以以任一搜搜寻法则则前进到到达终点点后,电电脑鼠会会反身继继续前进进,然后后以原设设定的搜搜寻法则则,时时时检查未未走过的的路,直直到每一一方格都都搜寻过过后,才才回起点点。部分迷迷宫搜寻寻策略:电脑鼠鼠以任一一搜寻法法则前进进到达终终点后,电脑鼠鼠将沿原原路线返返回起点点,不再再进行其其它搜寻寻。如果比赛赛规则不不计算搜搜寻时间间,可采采用全迷迷宫搜寻寻策略,待地毯毯式的搜搜寻过所所有方格格后,再再计算最最佳路径径,作最最后的冲冲刺,冲冲刺成绩绩一定相相当不错错。由于于新制国国际比赛赛规则加加入搜寻寻时间的的成绩计计量,因因此我们们必须考考虑部分分迷宫搜搜寻策略略,甚至至还可能能须考虑虑加入求求心法则则,截路路径功能能等更智智慧的法法则来协协助;此此时找到到的路
4、径径可能不不是最佳佳路径,但保证证花的时时间最短短。5.2.3迷宫宫问题经经典算法法求解迷宫宫问题,经典算算法有深深度优先先搜索和和广度优优先搜索索两种。深度优优先搜索索(DFFS):从入口口出发,顺着某某一方向向向前探探索,若若能走通通,则继继续往前前走;否否则沿原原路退回回(回溯),换一一个方向向再继续续探索直至所所有可能能的通路路都探索索到为止止。如果果恰好某某一步探探索到出出口,则则就找到到了从入入口到出出口的路路径。为为了保证证在任何何位置上上都能沿沿原路退退回,防防止死循循环,需需要使用用堆栈来来保存大大量记录录。而要要求解迷迷宫最短短路径,则必须须用深度度优先搜搜索出所所有到达达出口的的路径,通过比比较得到到最短距距离的路路径这这样也必必然要求求增加数数据空间间来保存存搜索过过程中当当前最短短路径增加了了空间复复杂度。广度优优先搜索索(BFFS):从入口口出发,离开入入口后依依次访问问与当前前位置邻邻接的单单元格(上下左左右方向向),然后后分别从从这些相相邻单元元格出发发依次访访问它们们的邻接接格,并并使“先被访访问的单单元格的的邻接格格先于后被访访问的单单元格的的邻接格
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