无距离信息时使用A*算法,应选择何种启发式函数?
选择A*算法启发式函数的核心原则与常见方案
要让A算法找到从X到Y的最短路径,核心要求是你选的启发式函数绝对不能高估任意节点到Y的实际最短路径长度(业内叫“可采纳性”),满足这个条件的A才能保证给出最优解。下面分场景给你具体方案:
只有邻接关系、无额外信息的普通图
这种情况没什么额外数据可以用,最稳妥的就是设h(n)=0——这时候A*就退化成Dijkstra算法,虽然没启发加速,但肯定能找到最短路径。如果能从业务逻辑里抠出某个节点到Y的最小步数下界(比如明确知道节点n至少要走3步才能到Y,且这个数绝对不会比实际步数大),也可以用这个数当h(n),能稍微加快搜索速度。带坐标的图(比如网格、地理节点)
如果每个节点有坐标信息,常用的靠谱启发式有这几种:- 曼哈顿距离:适合只能沿上下左右走的网格,公式是
h(n) = |x_n - x_Y| + |y_n - y_Y|,算出来的距离肯定不会比实际路径长。 - 欧几里得距离:适合能任意方向移动的场景(比如地图上的直线距离),公式是
h(n) = sqrt((x_n - x_Y)^2 + (y_n - y_Y)^2),同样不会高估实际路径长度。 - 切比雪夫距离:适合能走对角线的网格,公式是
h(n) = max(|x_n - x_Y|, |y_n - y_Y|),符合可采纳性要求。
- 曼哈顿距离:适合只能沿上下左右走的网格,公式是
边带权重的图(不同路径消耗不一样)
如果边的权重不是统一的,启发式要基于最小边权来算下界。比如所有边里最小的权重是w_min,那h(n)可以设成w_min * 节点n到Y的最少步数,这样算出来的h(n)肯定不会超过实际最短路径的总权重,满足可采纳性。
另外提一句:如果不在乎是不是最短路径,只想快点找到一条路径,可以用高估距离的启发式,但这样A*就没法保证最优解了。但你的目标是最短路径的话,一定要守住“不高估”这个底线。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Gil Kor
相关产品推荐
相关产品推荐

