problemas de busqueda

8/18/2019 problemas de busqueda

1/47

SOLUCIÓN DEPROBLEMAS PORBÚSQUEDA


2/47

INTRODUCCIÓN

La resolución de ro!le"as es #unda"en$al ara la "a%or&a de lasalicaciones de In$eli'encia Ar$i#icial(IA)*

la caacidad de resol+er ro!le"as suele usarse co"o una "edida de lain$eli'encia $an$o ara el ser ,u"ano co"o ara la co"u$adora*

La resolución de ro!le"as es una caacidad -ue considera"os in$eli'en$e*

So"os caaces de resol+er ro!le"as "u% di#eren$es.

Encon$rar el ca"ino en un la!erin$o

Resol+er un cruci'ra"a

Reali/ar un 0ue'o

Dia'nos$icar una en#er"edad

Decidir al in+er$ir


3/47

Clases de ro!le"as (M1TODOS)

PROCEDIMIENTO DETERMINISTA

12ITO 3ARANTI4ADO

LLAMADO DE COMPUTACIÓN*

PROBLEMAS CON PROCEDIMIENTOS (MATEM5TICAS)

PROCEDIMIENTO NO DETERMINISTA

PROBLEMAS CON BÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓN

EN6OCADO A LA IA


4/47

De$er"in&s$icos

Un a"!ien$e de$er"in&s$ico es a-uel en el cual cual-uier acción $iene un soloe#ec$o 'aran$i/ado7 no ,a% incer$idu"!re acerca del es$ado -ue resul$ara dela reali/ación de la acción* Un sis$e"a de$er"in&s$ico si7 ara un es$ado dado7al "enos alica una re'la de el % de solo una "anera*


5/47

No de$er"in&s$ico

Si "as de una re'la a cual-uier es$ado ar$icular del sis$e"a7 o si una re'la

alica a un es$ado ar$icular del sis$e"a en "as de una "anera7 en$onces elsis$e"a es no de$er"in&s$ico* Con$iene un a"lio nu"ero de es$ados iniciales% si'ue la secuencia de es$ados er$enecien$e al es$ado inicial del esacio*


6/47

E8EMPLO. Plano de casa del ro!le"a de las lla+eserdidas

I"a'ina -ue ,as erdido las lla+es de $u coc,e* Sa!es -ue es$9n en al':nlu'ar de la casa*

La X indica -ue us$ed es$9 en la uer$a rincial* Al e"e/ar su !:s-uedari"ero co"rue!a la sala de es$ar* Lue'o +a or el salón ,acia el ri"erdor"i$orio7 desu;s +uel+e al salón % +a al se'undo dor"i$orio7 % +uele denue+o al salón ara ir al dor"i$orio rincial* Co"o a:n no ,a encon$rado laslla+es7 +uel+e ,acia a$r9s asando or la sala de es$ar ,acia la cocina7 dondeencon$rar9 sus lla+es*


7/47


8/47

3ra#o del ca"ino solución ara encon$rar las lla+eserdidas


9/47

Ele"en$os !9sicos

Estado: es la reresen$ación de un ro!le"a en un ins$an$e dado*

Espacio de estados o espacio de búsqueda: Con0un$o de nodos del ro!le"a

Estado inicial. consis$e en uno o +arios es$ados en los -ue uede co"en/ar elro!le"a*

Estado objetio o estado !eta. consis$e en uno o +arios es$ados #inales -uese consideran solución ace$a!le*

Re"las: descri!en las acciones u oeradores -ue osi!ili$an un asa0e dees$ados*

La #eu$%stica es la in#or"ación acerca de la osi!ilidad de -ue un nodoesecico sea "e0or ara in$en$ar la ró


10/47

E0e"lo. el ro!le"a de 0u'ar al a0edre/

Espacio de estados: La $o$alidad de $a!leros -ue se ueden 'enerar en un 0ue'o de a0 Estado Inicial: Puede ser el $a!lero de > < > donde cada cuadro con$iene un s&"!olo d

a las ie/as si$uadas*

Objetio o estado &inal: Cual-uier osición de $a!lero en la -ue el con$rario no uedenin':n "o+i"ien$o le'al % su re% es$; a"ena/ado*

Re"las: Son los "o+i"ien$os le'ales7 -ue ueden descri!irse "edian$e una ar$e a$ró

ser con$ras$ado con la osición ac$ual del $a!lero % o$ra ar$e -ue descri!e el ca"!io roducirse en el $a!lero* Dado -ue escri!ir $odas las osiciones del $a!lero7 las re'las escri!irse de "anera "9s 'eneral osi!le*

'eu$%stica: Pode"os ele'ir $a!leros en donde el con$rincan$e $en'a el "enor n:"ero

desle'adas*

Ca!ino soluci(n: El con0un$o de "o+i"ien$os ara lle'ar al es$ado #inal*


11/47

)o$!ulaci(n * $esoluci(n de p$oble!as+

Para cons$ruir un sis$e"a de co"u$ación -ue resuel+a un ro!le"aesecico7 es necesario.

De#inir el ro!le"a #or"al"en$e con recisión*

Anali/ar el ro!le"a*

Reresen$ar el conoci"ien$o necesario ara resol+er el ro!le"a*

Ele'ir una $;cnica de resolución del ro!le"a % alicarla*


12/47

De&inici(n &o$!al del p$oble!a

El ri"er aso ara dise?ar un ro'ra"a -ue resuel+a un ro!le"a es crearuna descrición #or"al % "ane0a!le del roio ro!le"a*

Para roducir una eseci#icación #or"al de un ro!le"a se de!en de#inir.

Esacio de es$ados +9lidos*

Es$ado inicial del ro!le"a*

Es$ado o!0e$i+o o #inal*Re'las -ue se ueden alicar ara asar de un es$ado a o$ro*


13/47

An,lisis del p$oble!a

A #in de oder ele'ir el ";$odo "9s aroiado ara resol+er un ro!le"a

ar$icular7 es necesario anali/ar dis$in$as cues$iones -ue a#ec$an a lade#inición del "is"o % a las carac$er&s$icas de la solución deseada* E


14/47

¿Pueden deshacerse pasos inadecuados hacia la solución?

Al'unos ro!le"as er"i$en des,acer uno o +arios asos ,acia una soluciónuna +e/ reali/ados.

Recupe$ables: en un un$o dado es osi!le des,acer $odos los asosinadecuados ,acia la solución* E0* en el 0ue'o >u//le*

No $ecupe$ables: en un un$o dado no es osi!le des,acer nin':n aso

reali/ado* E0* una ar$ida de a0edre/ I"no$ables: en un un$o dado es osi!le i'norar los asos reali/ados ,as$a el

"o"en$o % co"en/ar de nue+o con una nue+a solución* Es$os ro!le"as seresuel+en con es$ra$e'ias de con$rol sencillas -ue nunca +uel+en ,acia a$r9s*


15/47

¿Es predecible el universo del problema?

Consecuencia cie$ta. es osi!le lani#icar una secuencia de "o+i"ien$oses$ando se'uros del resul$ado a o!$ener* Se uede reali/ar una lani#icaciónara 'enerar oeradores -ue 'aran$icen lle'ar a la solución*

Consecuencia incie$ta: no es osi!le lani#icar con cer$e/a ues no se sa!e-ue ocurrir9 lue'o del si'uien$e "o+i"ien$o* Sin e"!ar'o7 se uede reali/aruna lani#icación ara 'enerar oeradores -ue $en'an una !uena ro!a!ilidadde lle'ar a la solución*


16/47

¿Una solución es buena de manera absoluta o relativa?

Al"ún ca!ino: sólo i"or$a encon$rar una solución sin i"or$ar si e


17/47

¿La solución deseada es un estado o la ruta hacia unestado?

La solución de un ro!le"a uede consis$ir en encon$rar.

-n estado &inal: no es necesario el re'is$ro del roceso se'uido7 sóloi"or$a arri!ar a la solución #inal* Por e0* in$erre$ar $e


18/47

¿El conocimiento se necesita para resolver el problema o para restringir la búsqueda de la solución?

El conoci"ien$o uede e"learse ara.

Reconoce$ la soluci(n: se necesi$a 'ran can$idad de conoci"ien$o acerca delro!le"a ara oder encon$rar una solución* Por e0* co"rensión de $e


19/47

El programa que soluciona el problema ¿busca lasolución solo o necesita interactuar con una persona?

Con resec$o a la relación ro'ra"ausuario7 e


20/47

TIPOS DE PROBLEMAS DE LA IA


21/47

P$oble!as de jue"o * p$oble!as

$eales+

E


22/47

P$oble!as de ju"uete

-n p$oble!a de ju"uete se u$ili/a ara ilus$rar o e0erci$ar los ";$odos deresolución de ro!le"as*

1s$os se ueden descri!ir de #or"a e


23/47

E0e"lo. ro!le"a de 0u'ue$e

El "undo de la asiradora es un ro!le"a de 0u'ue$e7 es$e ro!le"a uede#or"ularse co"o si'ue.

Espacio de estados: La asiradora es$9 en una de dos ,a!i$aciones7 cada unade las cuales uede o no con$ener suciedad=

Estado Inicial: Cual-uier es$ado uede desi'narse co"o un es$ado inicial*

Objetio o estado &inal: Cuando $odos las ,a!i$aciones es$9n li"ias=

Re"las: La asiradora uede. "o+erse a la ,a!i$ación i/-uierda7 "o+erse a la,a!i$ación derec,a o asirar la ,a!i$ación*


24/47

Por-ue ro!le"a de 0u'ue$e

Co"arado con el "undo real7 es$e ro!le"a de 0u'ue$e $iene locali/acionesdiscre$as(es$a o no en una ,a!i$ación)7 suciedad discre$a(es$a li"io o no loes$a7 no e


25/47

El ro!le"a de las > reinas

Consis$e en colocar las oc,o reinas en un $a!lero de a0edre/ de "anera -uecada reina no a$a-ue a nin'una o$ra (Una reina a$aca al'una ie/a si es$9 enla "is"a #ila7 colu"na o dia'onal)*

Una #or"ulación co"le$a de es$ados co"ien/a con las oc,o reinas en el$a!lero % las "ue+e*

Esacio de es$ados. La $o$alidad de $a!leros -ue se ueden 'enerar con> reinas en el $a!lero=

Es$ado Inicial. Un $a!lero donde es$a una reina or colu"na*

O!0e$i+o o es$ado #inal. Un $a!lero de "anera -ue cada reina no a$a-uea nin'una o$ra=

Re'las. Mo+er una reina a o$ro cuadro en la "is"a colu"na*


26/47

P$oble!as del !undo $eal

Los ro!le"as de !:s-ueda de una ru$a es$9n de#inidos en $;r"inos deosiciones % $ransiciones a lo lar'o de ellas* Los al'ori$"os de !:s-ueda deru$as se ,an u$ili/ando en una +ariedad de alicaciones7 $ales co"o ru$as enredes de co"u$adores7 lani#icación de oeraciones "ili$ares7 % en sis$e"asde lani#icación de +ia0es de l&neas a;reas* Es$os ro!le"as son co"le0os deeseci#icar*

Por e0e"lo7 los sis$e"as co"erciales de +ia0es u$ili/an #or"ulaciones con

"uc,as co"licaciones co"o son el recio -ue i"onen las l&neas a;reas*Ade"9s de!en incluir lanes de con$in'encia($ales co"o reser+a de +uelosal$erna$i+os) ,as$a el un$o de -ue ;s$os es$;n 0us$i#icados or el cos$e % laro!a!ilidad de la #alla en el lan ori'inal*


27/47

E0e"los*

Los ro!le"as $ur&s$icos es$9n es$rec,a"en$e relacionados con los ro!le"as de!:s-ueda de una ru$a7 ero con una i"or$an$e di#erencia7 el esacio de es$ados7en es$e cada es$ado de!e incluir las ciudades -ue ,a +isi$ado (ara conocer si ,a+isi$ado %a las de"9s ciudades)*

El ro!le"a del +ia0an$e de co"ercio es un ro!le"a de ru$a en la -ue cadaciudad es +isi$ada e


28/47

BÚSQUEDA NO IN6ORMADA.úsqueda a cie"as


29/47

búsqueda

Las $;cnicas -ue se resen$an a con$inuación son conocidas de #or"a 'en;ricaco"o .úsqueda/ %a -ue re$enden encon$rar una solución +alida den$ro delesacio de es$ados*

En concre$o7 las -ue anali/are"os se deno"inan $;cnicas de !:s-ueda noin#or"ada de!ido a -ue el ro!le"a -ue -uere"os resol+er no nos o#recenin'una in#or"ación adicional -ue nos a%ude a encon$rar una solución de#or"a "as r9ida7 "as all9 de lo -ue roorciona el roio enunciando*


30/47

Pu/le lineal*

Es un u/le ara ni?os con 'randes ie/as* Sus ie/as solo ueden unirse enl&nea *

Suone"os -ue $odas las ie/as enca0an unas con o$ras sin i"or$ar el orden

en el -ue se dis$ri!u%an*

F


31/47

Pero an$es

Ga"os a ,acernos al'unas re'un$as -ue nos a%uden a de#inir el ro!le"a* 0Cu,l es el espacio de estados del p$oble!a 1

HHuede ser cual-uier ordenación osi!le de las cua$ro ie/as

FJF es$ados osi!les*

0Cu,l es el estado inicial * el estado &inal1

HHel es$ado inicial uede ser cual-uier ordenación de las cua$ro ie/asMien$ras -ue el es$ado #inal seria.

02u3 ope$aci(n nos pe$!ite pasa$ de un estado a ot$o1

HHIn$erca"!iando dos ie/as con$inuas a la +e/


32/47

Oeraciones (re'las)

Pa$a el caso del pu4le de 5 pie4as/ tend$%a!os 6 opciones posibles:

In$erca"!iar las dos ie/as de la derec,a. la lla"are"os oeración D*

In$erca"!iar las dos ie/as cen$rales. la lla"are"os oeración C*

In$erca"!iar las dos ie/as de la i/-uierda. la lla"are"os oeración I*


33/47

6unción de e+aluación

La "as ló'ica seria una #unción -ue e+aluara cuan$as ie/as es$9n !iencolocadas7 ero co"o -uere"os "os$rar las $;cnicas de !:s-ueda noin#or"ada7 +a"os a o!+iar ese da$o % nues$ra #unción de e+aluación soloco"ro!ar9 si ,e"os lle'ado al es$ado o!0e$i+o o no*

Para oder ro'ra"ar arece !uena idea reresen$ar las ie/as del u/leco"o un arre'lo de n:"eros en$eros con di"ensión F* usando es$areresen$ación al'unos es$ados odr&an ser.

K77F7 si alica"os uno de los oeradores ( I7 C7 D) K77F7

K777F


34/47

5r!ol de es$ados Pode"os +er un 9r!ol -ue "ues$ra co"o e+olucionan los es$ados al ir

alicando los oeradores -ue ,e"os de#inido*

IC

D

II I

C

C CDD D


35/47

Recorrido de un 9r!ol

Encon$rar una solución a un ro!le"a consis$ir9 en ,acer una !:s-ueda en el9r!ol de es$ados o en un 'ra#o ara encon$rar un nodo -ue con$en'a unes$ado o!0e$i+o* En 'eneral7 el recorrido de un 9r!ol o 'ra#o se co"one delos si'uien$es asos.

* Selecciona"os el nodo ra&/ % lo al"acena"os en una lis$a -ue con$endr9a-uellos nodos -ue es$9n endien$es de +isi$ar* A es$a lis$a la lla"are"os#ron$era*

* $o"a"os un nodo de la lis$a de nodos #ron$era % co"ro!a"os si es unnodo o!0e$i+o* Si lo es7 ,e"os $er"inado*

* 'enera"os $odos los ,i0os del nodo seleccionado en el aso alicando losoeradores -ue ,e"os de#inido* Es$o es lo -ue se lla"a e


36/47

Recorrido de un 'ra#o

* Selecciona"os el nodo ra&/ % lo al"acena"os en la lis$a de nodos #ron$era* * $o"a"os un nodo de la lis$a de nodos #ron$era % co"ro!a"os si es un

nodo o!0e$i+o* Si lo es7 ,e"os $er"inado* Ade"9s7 al"acena"os el nodo enuna lis$a lla"ada +isi$ados*7 -ue con$iene $odos los nodos +isi$ados ,as$a el"o"en$o*

* 'enera"os $odos los ,i0os del nodo seleccionado en el aso alicando losoeradores -ue ,e"os de#inido* Para cada ,i0o co"ro!a"os -ue no es$e en

la lis$a de nodos +isi$ados % si no es$a7 la a?adi"os a la lis$a de nodos#ron$era*

F +ol+e"os al aso ,as$a -ue la lis$a de nodos #ron$era es$e +ac&a*


37/47

BÚSQUEDA CON AMPLITUD


38/47

El roceso de !:s-ueda -ue se resen$o es un rocedi"ien$o 'en;rico -ueuede dar lu'ar a +ariaciones* La ri"era -ue se resen$a es la lla"ada!:s-ueda en a"li$ud o Bread$, 6irs$ Searc, (B6S)* Es$a !:s-ueda recorre el9r!ol or ni+eles.

Pri"ero +isi$a al nodo ra&/

Se'uida"en$e $odos sus ,i0os

Para cada ,i0o en el aso an$erior se +isi$an $odos sus ,i0os % as&sucesi+a"en$e


39/47

B:s-ueda en a"li$ud

F

Es$e recorrido se i"le"en$a en la rac$ica usando una cola 6I6O (6irs$ In6irs$ Ou$) ara la lis$a de nodos #ron$era Una cola 6I6O es una es$ruc$ura de


40/47

6irs$ Ou$) ara la lis$a de nodos #ron$era* Una cola 6I6O es una es$ruc$ura deda$os en la -ue ode"os ,acer dos oeraciones rinciales. al"acenar unda$o % sacar un da$o*

nodoinicial J es$ado inicial

Nodos#ron$era J cola 6I6O

Nodos+isi$ados J Lis$a Al"acenar nodoinicial en nodos #ron$era

Mien$ras nodos #ron$era no +acio.

nodoac$ual J e


41/47

Resol+er el ro!le"a del u/le lineal(C O PTON)

Por "edio de es$ruc$ura de da$os7 u$ili/ando los oeradores -ue seande#inido an$erior"en$e I7 C7 D.

La e0ecución del ro'ra"a seria.

KF7 7 7Alicando losoeradores I7 C7 D

I. K7F77 C. K77F7 D. K777F C. K777F I. K777F

Es la secuencia -ue de!e reali/ar el ro'ra"a (de!e i"ri"irla)


42/47

BUSQUEDA EN PRO6UNDIDAD


43/47

B:s-ueda en ro#undidad

La !:s-ueda en ro#undidad o De$, 6irs$ Searc, (D6S) recorre el 9r!ol'ra#ode #or"a di#eren$e a la !:s-ueda en a"li$ud* En lu'ar de ir +isi$ando $odoslos nodos de un "is"o ni+el7 +a descendiendo ,as$a la ro#undidad "9


44/47

F


45/47

Desde el un$o de +is$a de la i"le"en$ación7 la !:s-ueda en ro#undidad sedi#erencia de la !:s-ueda en a"li$ud en -ue u$ili/a una ila LI6O (las$ In6ir$s Ou$) en +e/ de una cola 6I6O* A di#erencia de la cola7 el da$o -ue see


46/47

Al al'ori$"o en seudocodi'o Nodoinicial J es$ado inicial

Nodos#ron$era J ila LI6O

Nodos+isi$ados J Lis$a

Al"acenar nodoinicial en nodos #ron$era

Mien$ras nodos#ron$era no +acio.

Nodoac$ual J e


47/47

Resol+er el ro!le"a del u/le lineal(C O PTON)

Por "edio de es$ruc$ura de da$os7 u$ili/ando los oeradores -ue seande#inido an$erior"en$e I7 C7 D.

La e0ecución del ro'ra"a seria.

KF777

D. KF777 C. KF777 D. KF777 C. KF777 I. K7F77

Es la secuencia -ue de!e reali/ar el ro'ra"a (de!e i"ri"irla)

Alicando losoeradores D7 C7 I

D. K7F77C. K77F7D. K777FC. K777FI. K777F

C. K777F

problemas de busqueda

Documents

Transcript of problemas de busqueda