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基于自动机的迷宫路径规划求解算法优化

2021-11-24伟,赵静,古

关键词:优化模型

汤 伟,赵 静,古 婵

(陕西科技大学电气与控制工程学院,陕西西安 710021)

迷宫问题一直是数据结构和图形学领域的经典问题[1],其求解的方法是从入口到出口的多条路径中找寻一条最短路径,即最优路径。传统迷宫的求解有深度优先搜索、广度优先搜索[2]等算法,该类方法虽应用广泛,但存在着许多不足。如深度优先搜索[3-4]是通过堆栈实现的,虽能找到一条通路,但因其搜索方法的原因,不能保证是最短路径。广度优先搜索[5]是通过队列或列表来实现的,该方法虽然能找到最短通路,但需层层推进且需要的存储空间大、搜索时间长,从而导致效率较低。以上两种求解方法会随着迷宫规模及复杂度的增大,计算量呈指数性增加。随后出现了一些仿生智能算法[6]如遗传算法[7-8]、蚁群算法[9-11]、粒子群算法[12-13]等。遗传算法是通过设计编码、适应值函数、遗传操作和在演化过程中对基因进行“改良”[14]来实现。该算法可以求得迷宫的最短路径,但是否为最短路径还有待考证。蚁群算法是多只蚂蚁通过不断的自适应调整信息素协作完成,采用的是概率搜索的方法,需要较长的计算时间且容易出现停滞现象[15]。粒子群算法是一种基于群体协作的随机搜索算法,是对鸟类集群觅食以及鱼类集群行为的模仿[16],该算法易陷入局部最优。仿生智能算法是用并行处理的方法来解决大规模问题,该类算法可以得到一个很好的解,但大多是近似最优解且是否为最短路径还有待理论考证。……

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