《搜索與回溯》ppt課件目錄CATALOGUE搜索與回溯概述深度優(yōu)先搜索（DFS）廣度優(yōu)先搜索（BFS）回溯算法搜索與回溯算法的應(yīng)用實(shí)例搜索與回溯概述CATALOGUE01搜索是一種通過給定條件在數(shù)據(jù)集中尋找目標(biāo)的過程。它通常包括對數(shù)據(jù)集的遍歷和比較，以找到滿足特定條件的元素或解決方案。搜索回溯是一種特殊的搜索算法，它通過探索問題的解空間來尋找問題的解。在回溯過程中，一旦發(fā)現(xiàn)當(dāng)前解不滿足條件或無法達(dá)到目標(biāo)，算法會撤銷已經(jīng)進(jìn)行的操作并嘗試其他可能的解。回溯定義與概念深度優(yōu)先搜索（DFS）：按照深度優(yōu)先的順序遍歷解空間樹，盡可能深地搜索樹的分支。當(dāng)節(jié)點(diǎn)v的所在邊都己被探尋過，搜索將回溯到發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)v的那條邊的起始節(jié)點(diǎn)。這一過程一直進(jìn)行到已發(fā)現(xiàn)從源節(jié)點(diǎn)可達(dá)的所有節(jié)點(diǎn)為止。如果還存在未被發(fā)現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)，則選擇其中一個作為源節(jié)點(diǎn)并重復(fù)以上過程，整個進(jìn)程反復(fù)進(jìn)行直到所有節(jié)點(diǎn)都被訪問為止。廣度優(yōu)先搜索（BFS）：按照廣度優(yōu)先的順序遍歷解空間樹，從根節(jié)點(diǎn)開始，探索最接近根節(jié)點(diǎn)的解。在BFS中，首先訪問根節(jié)點(diǎn)，然后訪問所有相鄰的節(jié)點(diǎn)，然后是它們的鄰居節(jié)點(diǎn)，以此類推。BFS通常使用隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。啟發(fā)式搜索：啟發(fā)式搜索是一種基于啟發(fā)式函數(shù)的搜索方法。在啟發(fā)式搜索中，通過使用啟發(fā)式函數(shù)來評估解的質(zhì)量，從而指導(dǎo)搜索過程。常見的啟發(fā)式搜索算法包括A*搜索和Dijkstra算法。搜索與回溯的分類組合優(yōu)化問題決策問題知識推理游戲AI搜索與回溯的應(yīng)用場景01020304如旅行商問題（TSP）、排班問題等。如八皇后問題、圖的著色問題等。如專家系統(tǒng)、自然語言處理等。如圍棋、象棋等棋類游戲和決策制定游戲等。深度優(yōu)先搜索（DFS）CATALOGUE02深度優(yōu)先搜索是一種用于遍歷或搜索樹或圖的算法。該算法會盡可能深地搜索樹的分支。當(dāng)節(jié)點(diǎn)v的所在邊都己被探尋過，搜索將回溯到發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)v的那條邊的起始節(jié)點(diǎn)。這個過程一直進(jìn)行到已發(fā)現(xiàn)從源節(jié)點(diǎn)可達(dá)的所有節(jié)點(diǎn)為止。如果還存在未被發(fā)現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)，則選擇其中一個作為源節(jié)點(diǎn)并重復(fù)以上過程，整個進(jìn)程反復(fù)進(jìn)行直到所有節(jié)點(diǎn)都被訪問為止。DFS的基本概念通過遞歸函數(shù)調(diào)用，每次深入一層，直到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)或無路可走時(shí)回溯到上一層繼續(xù)搜索。遞歸實(shí)現(xiàn)使用一個棧來保存當(dāng)前正在遍歷的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)遍歷到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)或無路可走時(shí)，從棧中彈出下一個節(jié)點(diǎn)繼續(xù)遍歷。棧實(shí)現(xiàn)DFS的實(shí)現(xiàn)方式在此添加您的文本17字在此添加您的文本16字在此添加您的文本16字在此添加您的文本16字在此添加您的文本16字在此添加您的文本16字優(yōu)點(diǎn)算法實(shí)現(xiàn)簡單，易于理解。對于某些問題，如迷宮求解等，深度優(yōu)先搜索可以快速找到解。缺點(diǎn)對于大規(guī)模問題，深度優(yōu)先搜索可能會造成大量的重復(fù)計(jì)算和無效搜索，導(dǎo)致效率低下。深度優(yōu)先搜索可能會陷入局部最優(yōu)解，而忽略全局最優(yōu)解。DFS的優(yōu)缺點(diǎn)分析廣度優(yōu)先搜索（BFS）CATALOGUE03BFS是一種按照離起始節(jié)點(diǎn)距離由近及遠(yuǎn)進(jìn)行搜索的算法，通過隊(duì)列來管理待搜索節(jié)點(diǎn)。BFS通常用于遍歷或搜索樹或圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，尤其在解決一些與距離和層次相關(guān)的問題時(shí)效果較好。BFS的核心思想是先將起始節(jié)點(diǎn)入隊(duì)，然后依次取出隊(duì)首節(jié)點(diǎn)，再將其未被訪問過的相鄰節(jié)點(diǎn)加入隊(duì)尾，如此循環(huán)，直到所有節(jié)點(diǎn)被訪問或搜索目標(biāo)被找到。BFS的基本概念010204BFS的實(shí)現(xiàn)方式創(chuàng)建一個隊(duì)列，將起始節(jié)點(diǎn)入隊(duì)。取出隊(duì)首節(jié)點(diǎn)，檢查該節(jié)點(diǎn)是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)或需要處理的節(jié)點(diǎn)。將該節(jié)點(diǎn)的所有未被訪問過的相鄰節(jié)點(diǎn)加入隊(duì)列。重復(fù)步驟2和3，直到隊(duì)列為空或找到目標(biāo)。03優(yōu)點(diǎn)BFS能夠按照離起始節(jié)點(diǎn)的距離由近及遠(yuǎn)進(jìn)行搜索，因此在解決與距離和層次相關(guān)的問題時(shí)效果較好。同時(shí)，BFS算法實(shí)現(xiàn)簡單，易于理解和實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)BFS算法在搜索過程中可能會搜索到一些不相關(guān)的節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致搜索效率低下。此外，BFS不適用于一些需要深度優(yōu)先搜索的問題，如迷宮求解等。BFS的優(yōu)缺點(diǎn)分析回溯算法CATALOGUE04回溯算法是一種通過探索所有可能的解來解決問題的算法，它通過遞歸的方式嘗試所有可能的解，并在遇到無法解決的問題時(shí)進(jìn)行回溯。回溯算法通常用于解決決策問題，如八皇后問題、圖的著色問題等。回溯算法的基本思想是窮舉所有可能的解，并利用剪枝函數(shù)來排除不可能的解，從而減少搜索空間。回溯算法的基本概念

回溯算法的實(shí)現(xiàn)方式遞歸回溯算法通常使用遞歸實(shí)現(xiàn)，通過遞歸調(diào)用自身來探索所有可能的解。剪枝函數(shù)在搜索過程中，可以使用剪枝函數(shù)來排除不可能的解，從而減少搜索空間。深度優(yōu)先搜索回溯算法通常采用深度優(yōu)先搜索策略，先探索一條路徑，直到無法再深入，然后回溯到上一個節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)探索其他路徑。回溯算法的優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)回溯算法可以窮舉所有可能的解，從而找到問題的所有解。對于某些問題，回溯算法是唯一可行的解決方案。缺點(diǎn)回溯算法的時(shí)間復(fù)雜度通常較高，對于大規(guī)模問題，可能需要很長時(shí)間才能找到解。此外，回溯算法可能會產(chǎn)生大量的無效解，需要使用剪枝函數(shù)進(jìn)行排除。搜索與回溯算法的應(yīng)用實(shí)例CATALOGUE05深度優(yōu)先搜索在迷宮求解中的運(yùn)用深度優(yōu)先搜索（DFS）是一種用于遍歷或搜索樹或圖的算法。在迷宮求解中，DFS被用于從迷宮的入口開始，盡可能深地搜索迷宮的路徑，直到找到目標(biāo)或達(dá)到終點(diǎn)。DFS在迷宮求解中的應(yīng)用具體步驟：1.從入口開始，標(biāo)記當(dāng)前位置為已訪問。2.遞歸地搜索當(dāng)前位置的所有可能移動，如果移動有效（即未訪問過），則繼續(xù)深入搜索。3.如果遇到死胡同或達(dá)到終點(diǎn)，則回溯到上一個位置，繼續(xù)搜索其他可能的移動。01020304DFS在迷宮求解中的應(yīng)用廣度優(yōu)先搜索在最小生成樹構(gòu)建中的運(yùn)用廣度優(yōu)先搜索（BFS）是一種遍歷或搜索樹或圖的算法，它從根節(jié)點(diǎn)開始并探索所有相鄰節(jié)點(diǎn)，然后進(jìn)行下一層的相鄰節(jié)點(diǎn)，以此類推。在最小生成樹構(gòu)建中，BFS用于尋找連接所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑。BFS在最小生成樹中的應(yīng)用具體步驟：1.將所有節(jié)點(diǎn)加入到BFS隊(duì)列中。2.從隊(duì)列中取出一個節(jié)點(diǎn)，并檢查其所有相鄰節(jié)點(diǎn)。BFS在最小生成樹中的應(yīng)用0102BFS在最小生成樹中的應(yīng)用4.重復(fù)步驟2和3，直到隊(duì)列為空。3.對于每個相鄰節(jié)點(diǎn)，如果它不在當(dāng)前生成樹中，則將其加入到當(dāng)前生成樹中，并加入到BFS隊(duì)列的末尾。回溯算法在解決八皇后問題中的運(yùn)用回溯算法是一種通過探索所有可能解來解決問題的算法。在八皇后問題中，回溯算法被用于尋找在8x8棋盤上放置8個皇后的方法，使得沒有任何兩個皇后在同一行、列或?qū)蔷€上。回溯算法在八皇后問題中的應(yīng)用回溯算法在八皇后問題中的應(yīng)用01具體步驟：021.將