java - 使用 DFS 优化解决 8-Puzzle

Question

我正在使用 Java 解决使用 DFS 的 8 拼图问题。

这是我想出的:

    public static boolean found = false;

        public void solveDepthFirst(EightPuzzle currentState, int lastMove){

            if(currentState.goal()){
                System.out.println(currentState);
                found = true;//to stop DFS when a solution is found (even if not optimal)
                return;
            }

            for(int i=0;i<numMoves;++i){
                if(found) return;

                EightPuzzle e = currentState.move(i);//0 = up, 1 = down, 2 = left, 3= right

                if(!e.equals(currentState) && i != lastMove
                        && !visitedNodes.contains(e.toString())){
                    solveDepthFirst(e, i);  
                }           
                     if(!visitedNodes.contains(currentState.toString())){
                visitedNodes.add(currentState.toString());
                     }
            }
        }

!e.equals(currentState) 检查是否可以移动。 (如果 currentState.move(i) 越界 move() 返回相同的状态)

i != lastMove 确保如果你在上一步中向右移动，你现在不会向左移动(因为它没有意义)

visitedNodes 是已访问节点的哈希集。

堆栈空间不足。当我使用 -xss10m 将堆栈空间从 128k 增加到 10m 时，算法运行良好。但是，我确信可以进行大量其他优化。

如有任何提示，我们将不胜感激。

Answer 1

首先你可以做一个堆栈而不是递归调用。将 lastMove 添加到 EightPuzzle 类。

这是你得到的:

// Queue<EightPuzzle> queue = new PriorityQueue<EightPuzzle>();
Stack<EightPuzzle> stack = new Stack<EightPuzzle>();

public void solveDepthFirst() {

    while (true) {
        EightPuzzle currentState = stack.pop(); // queue.poll();
        if (currentState.goal()) {
            System.out.println(currentState);
            found = true;// to stop DFS when a solution is found (even if
                            // not
                            // optimal)
            return;
        }

        for (int i = 0; i < 4; ++i) {
            if (found)
                return;

            EightPuzzle e = currentState.move(i);// 0 = up, 1 = down, 2 =
                                                    // left,
                                                    // 3= right

            if (!e.equals(currentState) && i != currentState.getLastMove()
                    && !visitedNodes.contains(e)) {
                stack.push(e); // queue.add(e);
            }
            if (!visitedNodes.contains(currentState.toString())) {
                visitedNodes.add(currentState);
            }
        }
    }
}

当您使用递归调用而不是迭代设计时，性能会显着下降。

之后您可以使用 PriorityQueue 进一步优化(但它不会是真正的 DFS)。使用的启发式可以是曼哈顿距离。这样第一个要搜索的解决方案就是最接近目标的。它更高效但不是严格的 DFS。

http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/util/PriorityQueue.html