Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта

         

Поиск в глубину для и / или-графов...



  Поиск в глубину для И / ИЛИ-графов. Эта программа может
зацикливаться. Процедура решить находит решающее дерево, а
процедура отобр показывает его пользователю. В процедуре отобр
предполагается, что на вывод вершины тратится только один символ.

Например, при поиске в И / ИЛИ-графе рис. 13.4 первое найденное решение задачи, соответствующей самой верхней вершине  а,   будет иметь следующее представление:

        а ---> b ---> и : [d, c ---> h]

Три формы представления решающего дерева соответствуют трем предложениям отношения решить. Поэтому все, что нам нужно сделать для изменения нашей исходной программы решить, - это подправить каждое из этих трех предложений, просто добавив в каждое из них решающее дерево в качестве второго аргумента. Измененная программа показана на рис. 13.8. В нее также введена дополнительная процедура отобр для отображения решающих деревьев в текстовой форме. Например, решающее дерево рис. 13.4 будет отпечатано процедурой отобр в следующем виде:

        а ---> b ---> d
                             е ---> h

Программа рис. 13.8 все еще сохраняет склонность к вхождению в бесконечные циклы. Один из простых способов избежать бесконечных циклов - это следить за текущей глубиной поиска и не давать программе заходить за пределы некоторого ограничения по глубине. Это можно сделать, введя в отношение решить еще один аргумент:

        решить( Верш, РешДер, МаксГлуб)

Как и раньше, вершиной Верш представлена решаемая задача, а РешДер - это решение этой задачи, имеющее глубину, не превосходящую МаксГлуб. МаксГлуб -это допустимая глубина поиска в графе. Если МаксГлуб = 0, то двигаться дальше запрещено, если же МаксГлуб > 0, то поиск распространяется на преемников вершины Верш, причем для них устанавливается меньший предел по глубине, равный МаксГлуб -1. Это дополнение легко ввести в программу рис. 13.8. Например, второе предложение процедуры решить примет вид:

        решить( Верш, Верш ---> Дер, МаксГлуб) :-
                МаксГлуб > 0,
                Верш ---> или : Вершины,
                % Верш - ИЛИ-вершина
                принадлежит ( Верш1, Вершины),
                                                        % Выбор преемника  Верш1  вершины  Верш
                Глуб1 is МаксГлуб - 1,                      % Новый предел по глубине
                решить( Bepш1, Дер, Глуб1).
                                                        % Решить задачу-преемник с меньшим ограничением

Нашу процедуру поиска в глубину с ограничением можно также использовать для имитации поиска в ширину. Идея состоит в следующем: многократно повторять поиск в глубину каждый раз все с большим значением ограничения до тех пор, пока решение не будет найдено, То есть попробовать решить задачу с ограничением по глубине, равным 0, затем - с ограничением 1, затем - 2 и т.д. Получаем следующую программу:

        имитация_в_ширину( Верш, РешДер) :-
                проба_в_глубину( Верш, РешДер, 0).

% Проба поиска с возрастающим ограничением, начиная с 0

        проба_в_глубину( Верш, РешДер, Глуб) :-
                решить( Верш, РешДер, Глуб);
                Глуб1 is Глуб + 1,
                            % Новый предел по глубине
                проба_в_глубину( Верш, РешДер, Глуб1).
                                                        % Попытка с новым ограничением

Недостатком имитации поиска в ширину является то, что при каждом увеличении предела по глубине программа повторно просматривает верхнюю область пространства поиска.



Содержание раздела