[algorithm] Dijkstra의 알고리즘과 A- 스타는 어떻게 비교됩니까?

나는 마리오 AI 경쟁 의 사람들이 무엇을하고 있었는지보고 있었고, 그들 중 일부는 A * (A-Star) Pathing Algorithm을 사용하여 아주 깔끔한 마리오 봇을 만들었습니다.

대체 텍스트
( 마리오 A * 봇 작동 비디오 )

제 질문은 A-Star가 Dijkstra와 어떻게 비교됩니까? 그것들을 살펴보면 비슷해 보입니다.

왜 누군가가 다른 것을 사용합니까? 특히 게임에서의 경로와 관련하여?



답변

Dijkstra는 A *의 특별한 경우입니다 (휴리스틱이 0 인 경우).


답변

다이크 스트라 :

여기에는 소스에서 각 노드까지의 실제 비용 값인 하나의 비용 함수가 f(x)=g(x)있습니다.
실제 비용 만 고려하여 소스에서 다른 모든 노드로의 최단 경로를 찾습니다.

검색:

두 가지 비용 함수가 있습니다.

  1. g(x): Dijkstra와 동일 노드에 도달하는 실제 비용 x.
  2. h(x): 노드 x에서 목표 노드 까지의 대략적인 비용 . 휴리스틱 함수입니다. 이 휴리스틱 함수는 비용을 과대 평가해서는 안됩니다. 즉, 노드에서 목표 노드에 도달하는 실제 비용 x은보다 크거나 같아야 h(x)합니다. 허용되는 휴리스틱이라고합니다.

각 노드의 총 비용은 f(x)=g(x)+h(x)

A * 검색은 유망한 것으로 보이는 경우에만 노드를 확장합니다. 다른 모든 노드에 도달하지 않고 현재 노드에서 목표 노드에 도달하는 데에만 초점을 맞 춥니 다. 휴리스틱 기능이 허용되는 경우 최적입니다.

따라서 휴리스틱 함수가 미래 비용을 근사하기에 좋은 경우 Dijkstra보다 훨씬 적은 수의 노드를 탐색해야합니다.


답변

Dijkstra는 휴리스틱이 없으며 각 단계에서 가장 작은 비용으로 가장자리를 선택하기 때문에 이전 포스터의 내용과 함께 더 많은 그래프를 “덮는”경향이 있습니다. Dijkstra는 A *보다 유용 할 수 있습니다. 좋은 예는 여러 후보 대상 노드가 있지만 어느 것이 가장 가까운 지 모르는 경우입니다 (A *의 경우 여러 번 실행해야합니다 (각 후보 노드마다 한 번씩)).


답변

Dijkstra의 알고리즘은 경로 찾기에 절대 사용되지 않습니다. 괜찮은 휴리스틱 (일반적으로 게임, 특히 2D 세계에서 쉬움)을 생각해 낼 수 있다면 A *를 사용하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 검색 공간에 따라 반복 심화 A *가 적은 메모리를 사용하기 때문에 선호되는 경우가 있습니다.


답변

Dijkstra는 A *의 특별한 경우입니다.

Dijkstra는 시작 노드에서 다른 모든 노드까지의 최소 비용을 찾습니다. A *는 시작 노드에서 목표 노드까지의 최소 비용을 찾습니다.

Dijkstra의 알고리즘은 경로 찾기에 사용되지 않습니다. A *를 사용하면 괜찮은 휴리스틱을 얻을 수 있습니다. 검색 공간에 따라 반복적 인 A *가 더 적은 메모리를 사용하므로 바람직합니다.

Dijkstra의 알고리즘 코드는 다음과 같습니다.

// A C / C++ program for Dijkstra's single source shortest path algorithm.
// The program is for adjacency matrix representation of the graph

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

// Number of vertices in the graph
#define V 9

// A utility function to find the vertex with minimum distance value, from
// the set of vertices not yet included in shortest path tree
int minDistance(int dist[], bool sptSet[])
{
 // Initialize min value
 int min = INT_MAX, min_index;

  for (int v = 0; v < V; v++)
   if (sptSet[v] == false && dist[v] <= min)
     min = dist[v], min_index = v;

   return min_index;
}

 int printSolution(int dist[], int n)
 {
  printf("Vertex   Distance from Source\n");
  for (int i = 0; i < V; i++)
     printf("%d \t\t %d\n", i, dist[i]);
  }

void dijkstra(int graph[V][V], int src)
{
 int dist[V];     // The output array.  dist[i] will hold the shortest
                  // distance from src to i

 bool sptSet[V]; // sptSet[i] will true if vertex i is included in shortest
                 // path tree or shortest distance from src to i is finalized

 // Initialize all distances as INFINITE and stpSet[] as false
 for (int i = 0; i < V; i++)
    dist[i] = INT_MAX, sptSet[i] = false;

 // Distance of source vertex from itself is always 0
 dist[src] = 0;

 // Find shortest path for all vertices
 for (int count = 0; count < V-1; count++)
 {
   // Pick the minimum distance vertex from the set of vertices not
   // yet processed. u is always equal to src in first iteration.
   int u = minDistance(dist, sptSet);

   // Mark the picked vertex as processed
   sptSet[u] = true;

   // Update dist value of the adjacent vertices of the picked vertex.
   for (int v = 0; v < V; v++)

     // Update dist[v] only if is not in sptSet, there is an edge from
     // u to v, and total weight of path from src to  v through u is
     // smaller than current value of dist[v]
     if (!sptSet[v] && graph[u][v] && dist[u] != INT_MAX
                                   && dist[u]+graph[u][v] < dist[v])
        dist[v] = dist[u] + graph[u][v];
 }

 // print the constructed distance array
 printSolution(dist, V);
 }

// driver program to test above function
int main()
 {
 /* Let us create the example graph discussed above */
 int graph[V][V] = {{0, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 8, 0},
                  {4, 0, 8, 0, 0, 0, 0, 11, 0},
                  {0, 8, 0, 7, 0, 4, 0, 0, 2},
                  {0, 0, 7, 0, 9, 14, 0, 0, 0},
                  {0, 0, 0, 9, 0, 10, 0, 0, 0},
                  {0, 0, 4, 14, 10, 0, 2, 0, 0},
                  {0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 1, 6},
                  {8, 11, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 7},
                  {0, 0, 2, 0, 0, 0, 6, 7, 0}
                 };

dijkstra(graph, 0);

return 0;
}

A * 알고리즘의 코드는 다음과 같습니다.

class Node:
def __init__(self,value,point):
    self.value = value
    self.point = point
    self.parent = None
    self.H = 0
    self.G = 0
def move_cost(self,other):
    return 0 if self.value == '.' else 1

def children(point,grid):
x,y = point.point
links = [grid[d[0]][d[1]] for d in [(x-1, y),(x,y - 1),(x,y + 1),(x+1,y)]]
return [link for link in links if link.value != '%']
def manhattan(point,point2):
return abs(point.point[0] - point2.point[0]) + abs(point.point[1]-point2.point[0])
def aStar(start, goal, grid):
#The open and closed sets
openset = set()
closedset = set()
#Current point is the starting point
current = start
#Add the starting point to the open set
openset.add(current)
#While the open set is not empty
while openset:
    #Find the item in the open set with the lowest G + H score
    current = min(openset, key=lambda o:o.G + o.H)
    #If it is the item we want, retrace the path and return it
    if current == goal:
        path = []
        while current.parent:
            path.append(current)
            current = current.parent
        path.append(current)
        return path[::-1]
    #Remove the item from the open set
    openset.remove(current)
    #Add it to the closed set
    closedset.add(current)
    #Loop through the node's children/siblings
    for node in children(current,grid):
        #If it is already in the closed set, skip it
        if node in closedset:
            continue
        #Otherwise if it is already in the open set
        if node in openset:
            #Check if we beat the G score
            new_g = current.G + current.move_cost(node)
            if node.G > new_g:
                #If so, update the node to have a new parent
                node.G = new_g
                node.parent = current
        else:
            #If it isn't in the open set, calculate the G and H score for the node
            node.G = current.G + current.move_cost(node)
            node.H = manhattan(node, goal)
            #Set the parent to our current item
            node.parent = current
            #Add it to the set
            openset.add(node)
    #Throw an exception if there is no path
    raise ValueError('No Path Found')
def next_move(pacman,food,grid):
#Convert all the points to instances of Node
for x in xrange(len(grid)):
    for y in xrange(len(grid[x])):
        grid[x][y] = Node(grid[x][y],(x,y))
#Get the path
path = aStar(grid[pacman[0]][pacman[1]],grid[food[0]][food[1]],grid)
#Output the path
print len(path) - 1
for node in path:
    x, y = node.point
    print x, y
pacman_x, pacman_y = [ int(i) for i in raw_input().strip().split() ]
food_x, food_y = [ int(i) for i in raw_input().strip().split() ]
x,y = [ int(i) for i in raw_input().strip().split() ]

grid = []
for i in xrange(0, x):
grid.append(list(raw_input().strip()))

next_move((pacman_x, pacman_y),(food_x, food_y), grid)


답변

Dijkstra는 시작 노드에서 다른 모든 노드까지의 최소 비용을 찾습니다. A *는 시작 노드에서 목표 노드까지의 최소 비용을 찾습니다.

따라서 Dijkstra는 한 노드에서 다른 노드까지의 최소 거리 만 있으면 효율성이 떨어질 것입니다.


답변

A *를 Dijkstra의 안내 버전으로 고려할 수 있습니다. 즉, 모든 노드를 탐색하는 대신 휴리스틱을 사용하여 방향을 선택합니다.

더 구체적으로 말하자면, 우선 순위 대기열로 알고리즘을 구현하는 경우 방문하는 노드의 우선 순위는 비용 (이전 노드 비용 + 여기에 도달하는 비용)과 여기에서 발견되는 추론의 함수입니다. 목표에. Dijkstra에서 우선 순위는 실제 노드 비용에 의해서만 영향을받습니다. 두 경우 모두 정지 기준이 목표에 도달하고 있습니다.