Question

我正在尝试用Python实现BFS，我理解算法是如何工作的，但我没有太多的编程经验。我花了好几个小时思考代表一切的最佳方式以及如何尽可能高效。我一直无法弄清楚如何从我的起始节点到目标节点获取路径。

我花了很长时间在谷歌上搜索并查看其他人的算法实现，但我的应用程序略有不同，这让我感到困惑。当人们实施BFS时，他们假设他们有一个给他们的图表（就像维基百科关于BFS的文章一样）。在我的问题中，我有一个初始状态和一个我想要达到的目标状态，但没有图形或树，所以我正在生成节点。

例如：

def BFS(initial, goal):

    q = [initial]
    visited = []

    while q:
        n = q.pop()
        states = generate_states(n)

        for state in states:
            if state == goal:
                pass #placeholder
            q.append(state)
            visited.append(state)

它没有得到充分的充实，因为我遇到了麻烦，我不确定具体是什么......如果初始和目标是节点，我在我的代码中的其他地方写一个结构类型类，如：

class node:
    state = None
    parent = None

我认为这是表示节点的合适方式。因此，当我从队列中弹出一个节点对象时，它会有关于它的起源位置的信息，这些信息将由generate_states函数初始化。然后for循环将这些新节点中的每一个附加到队列上，并且访问队列并且它将在其中一个生成的节点下重复，其状态与我的目标状态相匹配。

现在我找到了目标节点，我有一个被访问节点的列表，但是如果我从目标节点向后追踪路径，那么我是不是放慢了算法的速度？一旦找到目标，我会查看其父级，在访问列表中找到其父级，然后查看父级的父级等等......直到我有一个路径= [节点对象，节点对象，... ]从初始节点到目标节点。

这让我想到另一个问题，当我创建一个节点对象时，它只持续while循环的一次迭代。我是如何将对象存储在一个数组中的，它们每个都需要一个唯一的名称，并且没有明显的方法（对我来说）这样做。这是我之前提到的我不确定的问题。所以看起来我正在创建节点，但之后只将node.state存储在队列中，这是没有意义的，因为我要求节点对象访问node.parent ......

为什么我发现这么困难，我是否遗漏了一些显而易见的事情或使其过于复杂？

感谢阅读。

Answer 1

我不能对大部分内容发表评论，因为我不完全明白你要做的事情 - 正如你所说，通常BFS会在那里有图表，所以我不确定你是怎么做的建议你随时去建造它。但我必须回答这个问题：

我是如何将对象存储在数组中的，它们每个都需要一个唯一的名称

这绝对是假的。如果您只想将其存储在列表中，则无需提供名称 - 您只需将其附加即可。如果你担心以后能够找到它，那么通常用图表做的就是给每个节点一个数字，通过你每次定义时增加的一个计数器。同样，如果您只是将节点存储在列表中，那么它们会自动获得一个唯一的数字：它们在列表中的位置。

Answer 2

你的方法对我来说很好。

要获取发现路径，您可以跟踪每个节点的父节点，例如给它一个属性，设置为发现它的节点。这样，您就有了一个跟踪发现路径的链表。一旦你到达目标就可以回来了

def get_parents(node):
    if node.parent is None:
        return []

    yield node.parent
    get_parents(node)

为了跟踪生成的节点（变量n），只需将发现的节点放入列表中，而不仅仅是状态。

    n = q.pop()
    states = generate_states(n)

    for state in states:
        m = node()
        m.state = state
        m.parent = n
        if state == goal:
            pass #placeholder
        q.append(m)
        visited.append(m)

Answer 3

一般来说，你所拥有的一切都很好。

有几个混淆，我将尝试解释。首先，您可以将节点存储在队列中，而不是状态，并且由于节点具有父节点，因此您可以访问先前的节点，因此您没有丢失它们。其次，通过父母追溯并不是你需要担心效率的问题 - 你只有在你取得成功时才这样做（也就是说，不需要名字 - 听起来像是在混淆列表和地图吗？）。

因此，代码中唯一缺少的是您没有创建节点。获得状态时，创建节点并保存节点，而不是保存状态。一切都会奏效。

Python中的广度优先搜索实现

3 个答案: