4.2. Стратегии поиска в пространстве состояний
Поиск в ПС можно вести в двух направлениях: от исходных данных задачи к цели и в обратном направлении от цели к исходным данным.
При поиске на основе данных, которых иногда называют прямой цепочкой, исследователь начинает процесс решения задачи, анализируя ее условие, а затем применяет допустимые ходы или правила измерения состояния. В процессе поиска правила применяются к известным фактам для получения новых фактов, которые, в свою очередь, используются для генерации новых фактов. Этот процесс продолжается до тех пор, пока, если повезет, не достигнем цели.
Возможен альтернативный подход. Рассмотрим цель, которую мы хотим достичь. Проанализируем правила или допустимые ходы, ведущие к цели, и определим условия их применения. Эти условия становятся новыми целями, или подцелями, поиска. Поиск продолжается в обратном направлении от достигнутых целей до тех пор, пока (если повезет) мы не достигнем исходных данных задачи. Таким образом, определяется путь от данных к цели, который на самом деле строится в обратном направлении. Этот подход называется поиском от цели или обратной цепочкой.
. При этом следует учитывать сложность правил, природу и доступность данных задачи. Выбор зависит также от структуры решаемой задачи. Процесс поиска от цели рекомендован в следующих случаях:
1. Цель поиска явно присутствует в постановке задачи или может быть легко сформулирована.
Имеется большое число правил, которые на основе полученных данных позволяют генерировать возрастающее число заключений или целей. Своевременный отбор целей позволяет отсеять множество возможных ветвей, что делает процесс поиска в ПС более эффективным.
Исходные данные не приводятся в задаче, но подразумевается, что должны быть известны исследователю. В этом случае поиск от цели может служить руководством для правильной постановки задачи.
Поиск на основе данных применим к решению задачи в следующих случаях:
Все или большинство исходных данных заданы в постановке задачи
Существует большое число потенциальных целей, но всего лишь несколько способов применения фактов и предоставления информации о конкретном примере задачи.
Сформировать цель или гипотезы очень сложно.
Поиск с возвратом - это метод систематической проверки различных путей в ПС. Алгоритм поиска с возвратом запускается из начального состояния и следует по некоторому пути до тех пор, пока не достигнет цели или не упрется в тупик. Если поиск привел в тупиковую вершину, но алгоритм возвращается в ближайшую из пройденных вершин и исследует все ее вершины - братья, а затем спускается по одной из ветвей, ведущих от вершины брата. Если цель достигнута, то поиск завершается, и в качестве решения задачи возвращается путь к цели. Алгоритм работает до тех пор, пока не достигнет цели или не исследует все ПС.
Поиск в глубину. При поиске в глубину после исследования состояния сначала необходимо оценить все его потомки и его потомки, а затем исследовать любую из вершин-братьев. Алгоритм поиска с возвратом осуществляет поиск в глубину.
Поиск в ширину исследует пространство состояний по уровням, один за другим. И только если состояний на данном уровне больше нет, алгоритм переходит к следующему уровню.
Поиск в ширину гарантирует нахождение кратчайшего пути от начального состояния к цели. Поиск в глубину не гарантирует нахождения оптимального пути к состоянию, если оно встретилось впервые. Позже в процессе поиска могут быть найдены различные пути к любому состоянию. Если длина пути имеет значение в решении задачи, то необходимо сохранить именно тот путь, который оказался короче