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人工智能技术
第三章 搜索技术
机制教研室
课程主要内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
绪论 知识表示 搜索技术 推理技术 机器学习 专家系统
.
机制教研室
第三章 搜索技术
搜索概念
搜索：搜索什么？在哪 里搜索？适用范围？
在状态空间，寻找一条 从初始节点到目标节点 的路径。
A,47 B1,77 B3,52 B2,65 C2,87 C1,96 D1,77 E1,57 E2,92
F1,32
G1,27 H1,51
.
机制教研室
第三章 搜索技术
搜索分类
1、盲目式摸索：无信息搜索，搜索时按规定顺 序逐个考察节点，直到找到目标。通用性强，但 效率低；适用于简单树状结构问题。
包括：宽度优先、深度优先、等代价搜索 2、启发式搜索：用到自身的某些信息，指导搜 索朝着最有希望的方向进行，搜索效率高。
A,47
B1,77
B3,52 B2,65
C2,87 C1,96 D1,77 E1,57 E2,92
F1,32
G1,27 H1,51
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二、宽度优先搜索
例3.1 从王某家族的四代中找王A的后代且其寿 命为X的人(设X=57)
A,47
搜索8步找到
B1,77
B3,52 B2,65
C2,87 C1,96 D1,77 E1,57 E2,92
节点放在OPEN表的后面，
保证先生成的节点先考察（
FIFO）。
A,47 B3,52 B2,65 D1,77 E1,57 E2,92
G1,27 H1,51
机制教研室
宽度优先搜索示意图
OPEN表
节点 父节点
A NULL
B1
A
B3 A
B2 A
C2 B1
C1 B1
D1 B3
E1 B2
E2 B2
CLOSE表 编号 节点 父节点
王B3:寿命52，有儿子王1
A,47
王B2:寿命65，有儿子王E1、王E2
王C1:寿命96 王C2:寿命87，有儿子王F1 B1,77
B3,52 B2,65
王D1:寿命77，没有儿子
王E1：寿命57，有儿子王G1
王E2：寿命92，有儿子王H1
王F1：寿命32
C2,87 C1,96 D1,77 E1,57 E2,92
(9) GO LOOP。
A,47 B3,52 B2,65
B1
A
B2
B3
机制教研室
3.1 盲目搜开索始
4. 搜索过程框图
S0放入OPEN表
是 OPEN表空？
否
将OPEN表中第一个节点(n) 移至CLOSE表
否
是
n是目标节点？
扩展节点n，把n的后继节点放入 OPEN表末端，提供指向 节点n的指针
失败 成功
机制教研室
第三章 搜索技术
搜索分类
盲目搜索
只是可以区分出哪个 是目标状态。
一般是按预定的搜索 策略进行搜索。
没有考虑到问题本身 的特性，这种搜索具 有很大的盲目性，效 率不高，不便于复杂 问题的求解。
启发式搜索
是在搜索过程中加入 了与问题有关的启发 式信息，用于指导搜 索朝着最有希望的方 向前进，加速问题的 求解并找到最优解。
F1,32
G1,27 H1,51 机制教研室
3.1 盲目搜索
一、 图搜索策略—在图中寻找路径的方法
1. 两种数据结构
（1）OPEN表 存放已生成但还没考察的节点，即待考察 节点。
（2）CLOSED表存放考察过的节点，以及节点之间的关 系，如每个节点指向父节点的编号（返回指针）。
CLOSED表中存放的就是一定搜索策略下的搜索树。
(5) 若n为一目标节点，则成功 退出。此解是搜索图G中沿着指 针从n到S这条路径而得到的(指针 在第7步中设置)。
A
A,47 机制教研室
一、图搜索策略
3.图搜索的一般过程
(6) 扩展节点n，生成后继节点 。
B1,77
(7) 把n的后继节点放入OPEN 表的末端，提供返回节点n的指针
(8) 按某一任意方式或按某个探 试值，重排OPEN表。
修改指针方针，重排OPEN表
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一、图搜索策略(Graph Search)
5.图搜索方法分析：
（1）策略：各种搜索策略的 区别主要体现在OPEN表排序准 则的不同。
（2）成功：每当扩展节点为 目标节点时，宣告成功结束。这 时，能够重现这条成功路径，
（3）失败：当搜索树不再剩 有未被扩展的端节点时，过程就 以失败告终。在失败终止的情况 下，从起始节点出发，一定达不 到目标节点。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
王G1：寿命27，没有儿子
王H1：寿命51
F1,32
G1,27 H1,51
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一、 图搜索策略
例3.1 从王某家族的四代中找王A的后代且其寿 命为X的人(设X=57)
搜索目标 搜索空间 搜索策略
A,47
B1,77
B3,52 B2,65
C2,87 C1,96 D1,77 E1,57 E2,92
F1,32
G1,27 H1,51
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3.1 盲目搜索
二、宽度优先搜索
宽度优先搜索
搜索是以接近起始节点的程
度依次扩展节点。
宽度优先搜索的基本思想
B1,77
深度优先搜索是严格按节点
在树中的出现位置一层一层
向下的搜索过程。
C2,87 C1,96
通过将OPEN表设计为一个
队列来实现，将新生成的子 F1,32
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本章内容
3.1 盲目搜索 3.2 启发式搜索 3.3 博弈树搜索 3.4 遗传算法 3.5 模拟退火算法 3.6 免疫算法
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一、 图搜索策略
例3.1 从王某家族的四代中找王A的后代且其寿 命为X=57的人
王A:寿命47，有儿子王B1、王B3、王B2
王B1:寿命77，有儿子王C1、王C2
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一、图搜索策略
3.图搜索的一般过程
(1) 建立一个只含有起始节点S 的搜索图G，把S放到OPEN表中 。
(2) 建立一个CLOSED表，其 初始为空表。
(3) LOOP：若OPEN表是空表 ，则失败退出。
A
A,47 机制教研室
一、图搜索策略
3.图搜索的一般过程
(4) 选择OPEN表上的第一个节 点，把它从OPEN表移出并放进 CLOSED表中。称此节点为节点 n。
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2. 搜索树
搜索过程中经过（考 察过）的节点和边，按原 图的连接关系，所构成一 个树型的有向图，称为搜 索树。
搜索树是一个搜索过 程的搜索轨迹，或称之为 搜索空间。
B1,77 C2,87 C1,96 F1,32
A,47 B3,52 B2,65
D1,77 E1,57 E2,92 G1,27 H1,51
