无法确定我的 IDA* 实现是否存在错误或效率低下

Question

我实现了迭代深化 a-star 搜索（针对 8-Puzzle 问题，但可以接受其他问题）并在输入上运行它。它运行了2小时不成功。对于接近目标节点的简单输入，它可以正常工作。其他人已经让它为这个输入工作。我不确定我的实现是效率低下还是进入了无限循环

PuzzleSolver.java$ida

    /** Accepts start node root and string identifying whihc heuristic to use
      * h1 is number of misplaced tiles and h2 is Manhattan distance
      */
    private Node ida(Node root, final String h) {
     PriorityQueue<DNode> frontier = new PriorityQueue<DNode>(10, new Comparator<DNode>(){
        @Override
        public int compare(DNode n1, DNode n2) {
            if(h == "h1") {
                if(n1.depth + h1(n1.node) > n2.depth + h1(n2.node)) return 1;
                if(n1.depth + h1(n1.node) < n2.depth + h1(n2.node)) return -1;
                return 0;
            }
            if(h == "h2") {
                if(n1.depth + h2(n1.node) > n2.depth + h2(n2.node)) return 1;
                if(n1.depth + h2(n1.node) < n2.depth + h2(n2.node)) return -1;
                return 0;
            }
            return 0;
        }});
    ArrayList<Node> explored = new ArrayList<Node>();
    Node soln = null;
    DNode start = new DNode(root, 1);
    frontier.add(start);
    int d = 0;
    int flimit = (h == "h1" ? h1(start.node) : h2(start.node));
    int min = flimit;
    while(true) {
        DNode dn = frontier.poll();
        if(dn == null) {
            frontier.add(start);
            d = 0;
            flimit = min;
            continue;
        }
        d = dn.depth;
        Node n = dn.node;
        //n.print();
        if(goalCheck(n)){
            return n;
        }
        for(int i = 0;i < ops.length;i++) {
            String op = ops[i];
            if(n.applicable(op)) {
                soln = n.applyOp(op);
                int h_cost;
                if(h == "h1") h_cost = h1(soln);
                else h_cost = h2(soln);
                if(!checkDup(explored,soln) && d + 1 + h_cost < flimit) {
                    frontier.add(new DNode(soln, d + 1));
                    DNode least = frontier.peek();
                    min = least.depth + (h == "h1" ? h1(least.node) : h2(least.node));
                }
            }
        }
        explored.add(n);
        max_list_size = Math.max(max_list_size, frontier.size() + explored.size());
    }
}

PuzzleSolver.java$CheckDup

    private boolean checkDup(ArrayList<Node> explored, Node soln) {
    boolean isDuplicate = false;
    for(Node n:explored) {
        boolean equal = true;
        for(int i = 0;i < soln.size; i++) {
            for(int j =0 ;j<soln.size;j++) {
                if(soln.state.get(i).get(j) != n.state.get(i).get(j)) {
                    equal = false; 
                }
            }
        }
        isDuplicate |= equal;
    }
    return isDuplicate;
}

开始状态（失败）：

1 2 3 
8 - 4
7 6 5

目标状态：

1 3 4 
8 6 2 
7 - 5

（为 1 3 4 8 6 0 7 5 2 工作） 我没有包含 Node.java，因为我很确定它在运行其他搜索算法（如最佳优先、dfs）后可以工作。提供 SCCE 很困难，所以我只是请求帮助发现 ida 实现中的任何明显错误。

编辑：已解决问题，但在无法达到目标时仍试图找出终止条件。 IDA* 不保留已探索节点的列表，那么我如何知道我是否已经覆盖了整个解决方案空间？

Answer 1

您的checkDup 功能非常低效。我建议使用HashSet： http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/HashSet.html 您的函数具有与集合大小成线性关系的成本，而 HashSet 的 contains 方法具有恒定成本。

java中的字符串与equals比较： Java String.equals versus ==

可能还有其他问题，但这是我在快速检查您的代码后发现的两个最明显的问题。

Answer 2

我计算新 flimit 的方式有误。在其他情况下它不会导致问题，因为后继者的 flimit 不会导致它无限循环。条件也应该 f(current node)

更新版本：

private Node ida(Node root, final String h) {
    PriorityQueue<DNode> frontier = new PriorityQueue<DNode>(10, new Comparator<DNode>(){
        @Override
        public int compare(DNode n1, DNode n2) {
            if(h == "h1") {
                if(n1.depth + h1(n1.node) > n2.depth + h1(n2.node)) return 1;
                if(n1.depth + h1(n1.node) < n2.depth + h1(n2.node)) return -1;
                return 0;
            }
            if(h == "h2") {
                if(n1.depth + h2(n1.node) > n2.depth + h2(n2.node)) return 1;
                if(n1.depth + h2(n1.node) < n2.depth + h2(n2.node)) return -1;
                return 0;
            }
            return 0;
        }});
    ArrayList<Node> explored = new ArrayList<Node>();
    Node soln = null;
    DNode start = new DNode(root, 1);
    frontier.add(start);
    int d = 0;
    int flimit = (h == "h1" ? h1(start.node) : h2(start.node));
    int min = flimit;
    while(true) {
        DNode dn = frontier.poll();
        if(dn == null) {
            explored.clear();
            frontier.add(start);
            d = 0;
            flimit = min;
            continue;
        }
        d = dn.depth;
        Node n = dn.node;
        //n.print();
        if(goalCheck(n)){
            return n;
        }
        min = Integer.MAX_VALUE;
        for(int i = 0;i < ops.length;i++) {
            String op = ops[i];
            if(n.applicable(op)) {
                soln = n.applyOp(op);
                int h_cost;
                if(h == "h1") h_cost = h1(soln);
                else h_cost = h2(soln);
                if(!checkDup(explored,soln))    {
                    if(d + 1 + h_cost <= flimit) {
                        frontier.add(new DNode(soln, d + 1));
                    }
                    else {
                        if(d + 1 + h_cost < min)min = d + 1 + h_cost; 
                    }
                }
            }
        }
        explored.add(n);
        max_list_size = Math.max(max_list_size, frontier.size() + explored.size());
    }
}