如何在Python中使用迭代加深搜索算法进行查找

2023-04-16 00:00:00 算法 查找 加深

迭代加深搜索(Iterative Deepening Search,简称IDS)是一种搜索算法,它综合了深度优先搜索和广度优先搜索的优点,既能够探索深入搜索空间,又能够保证搜索的完备性。

IDS算法的主要思想是:从深度为1开始,逐渐增加深度。在每一层深度中,使用深度优先搜索策略来探索搜索空间。如果找到目标节点,则直接返回结果;如果深度达到了设定的最大深度,但还未找到目标节点,则返回上一层深度继续搜索,直到最大深度为止。在IDS算法中,每次增加的深度应该尽量小,以保证算法的效率。

下面是一个简单的Python代码演示,使用迭代加深搜索算法查找字符串“pidancode.com”和“皮蛋编程”。代码中使用了递归方式实现深度优先搜索。请注意,在实际应用中,应对搜索空间进行剪枝等优化,以提高算法效率。

# IDS algorithm to search for a target string in a given string
def iterative_deepening_search(target, string):
    max_depth = len(string)
    for depth in range(1, max_depth+1):
        result = dfs(target, string, depth, 0)
        if result != None:
            return True
    return False

# DFS algorithm to search for a target string in a given string within a certain depth
def dfs(target, string, max_depth, current_depth):
    if current_depth == max_depth:
        return None
    for i in range(len(string)-len(target)+1):
        if string[i:i+len(target)] == target:
            return i
        result = dfs(target, string[i+1:], max_depth, current_depth+1)
        if result != None:
            return result+i+1
    return None

# test the algorithm
string = "pidancode.com"
target1 = "pidan"
target2 = "picode"
target3 = "pidancode.com"
target4 = "皮蛋编程"

print(iterative_deepening_search(target1, string)) # expected output: True
print(iterative_deepening_search(target2, string)) # expected output: False
print(iterative_deepening_search(target3, string)) # expected output: True
print(iterative_deepening_search(target4, string)) # expected output: False

在上述代码中,函数 iterative_deepening_search() 和 dfs() 实现了迭代加深搜索算法。函数 iterative_deepening_search() 用于控制最大深度,并在每个深度上调用 dfs() 进行搜索。如果找到目标字符串,则返回 True,否则返回 False。函数 dfs() 使用递归方式实现深度优先搜索,在深度达到设定的最大值 max_depth 或者找到目标字符串时停止搜索。在每一层深度中,函数 dfs() 都遍历字符串中的所有子串,查找是否匹配目标字符串,如果匹配,则返回匹配位置。如果没有匹配,则继续递归搜索下一层深度。如果所有子串都被遍历后仍未找到目标字符串,则返回 None。

在测试代码中,测试了不同的目标字符串,结果符合预期。

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