나는 마리오 AI 경쟁 의 사람들이 무엇을하고 있었는지보고 있었고, 그들 중 일부는 A * (A-Star) Pathing Algorithm을 사용하여 아주 깔끔한 마리오 봇을 만들었습니다.
( 마리오 A * 봇 작동 비디오 )
제 질문은 A-Star가 Dijkstra와 어떻게 비교됩니까? 그것들을 살펴보면 비슷해 보입니다.
왜 누군가가 다른 것을 사용합니까? 특히 게임에서의 경로와 관련하여?
나는 마리오 AI 경쟁 의 사람들이 무엇을하고 있었는지보고 있었고, 그들 중 일부는 A * (A-Star) Pathing Algorithm을 사용하여 아주 깔끔한 마리오 봇을 만들었습니다.
( 마리오 A * 봇 작동 비디오 )
제 질문은 A-Star가 Dijkstra와 어떻게 비교됩니까? 그것들을 살펴보면 비슷해 보입니다.
왜 누군가가 다른 것을 사용합니까? 특히 게임에서의 경로와 관련하여?
답변:
Dijkstra는 A *의 특별한 경우입니다 (휴리스틱이 0 인 경우).
여기에는 소스에서 각 노드까지의 실제 비용 값인 하나의 비용 함수가 f(x)=g(x)
있습니다.
실제 비용 만 고려하여 소스에서 다른 모든 노드로의 최단 경로를 찾습니다.
두 가지 비용 함수가 있습니다.
g(x)
: Dijkstra와 동일 노드에 도달하는 실제 비용 x
.h(x)
: 노드 x
에서 목표 노드 까지의 대략적인 비용 . 휴리스틱 함수입니다. 이 휴리스틱 함수는 비용을 과대 평가해서는 안됩니다. 즉, 노드에서 목표 노드에 도달하는 실제 비용 x
은보다 크거나 같아야 h(x)
합니다. 허용되는 휴리스틱이라고합니다.각 노드의 총 비용은 f(x)=g(x)+h(x)
A * 검색은 유망한 것으로 보이는 경우에만 노드를 확장합니다. 다른 모든 노드에 도달하지 않고 현재 노드에서 목표 노드에 도달하는 데에만 초점을 맞 춥니 다. 휴리스틱 기능이 허용되는 경우 최적입니다.
따라서 휴리스틱 함수가 미래 비용을 근사하기에 좋은 경우 Dijkstra보다 훨씬 적은 수의 노드를 탐색해야합니다.
Dijkstra는 휴리스틱이 없으며 각 단계에서 가장 작은 비용으로 가장자리를 선택하기 때문에 이전 포스터의 내용과 함께 더 많은 그래프를 "덮는"경향이 있습니다. Dijkstra는 A *보다 유용 할 수 있습니다. 좋은 예는 여러 후보 대상 노드가 있지만 어느 것이 가장 가까운 지 모르는 경우입니다 (A *의 경우 여러 번 실행해야합니다 (각 후보 노드마다 한 번씩)).
Dijkstra의 알고리즘은 경로 찾기에 절대 사용되지 않습니다. 괜찮은 휴리스틱 (일반적으로 게임, 특히 2D 세계에서 쉬움)을 생각해 낼 수 있다면 A *를 사용하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 검색 공간에 따라 반복 심화 A *가 적은 메모리를 사용하기 때문에 선호되는 경우가 있습니다.
Dijkstra는 A *의 특별한 경우입니다.
Dijkstra는 시작 노드에서 다른 모든 노드까지의 최소 비용을 찾습니다. A *는 시작 노드에서 목표 노드까지의 최소 비용을 찾습니다.
Dijkstra의 알고리즘은 경로 찾기에 사용되지 않습니다. A *를 사용하면 괜찮은 휴리스틱을 얻을 수 있습니다. 검색 공간에 따라 반복적 인 A *가 더 적은 메모리를 사용하므로 바람직합니다.
Dijkstra의 알고리즘 코드는 다음과 같습니다.
// A C / C++ program for Dijkstra's single source shortest path algorithm.
// The program is for adjacency matrix representation of the graph
#include <stdio.h>
#include <limits.h>
// Number of vertices in the graph
#define V 9
// A utility function to find the vertex with minimum distance value, from
// the set of vertices not yet included in shortest path tree
int minDistance(int dist[], bool sptSet[])
{
// Initialize min value
int min = INT_MAX, min_index;
for (int v = 0; v < V; v++)
if (sptSet[v] == false && dist[v] <= min)
min = dist[v], min_index = v;
return min_index;
}
int printSolution(int dist[], int n)
{
printf("Vertex Distance from Source\n");
for (int i = 0; i < V; i++)
printf("%d \t\t %d\n", i, dist[i]);
}
void dijkstra(int graph[V][V], int src)
{
int dist[V]; // The output array. dist[i] will hold the shortest
// distance from src to i
bool sptSet[V]; // sptSet[i] will true if vertex i is included in shortest
// path tree or shortest distance from src to i is finalized
// Initialize all distances as INFINITE and stpSet[] as false
for (int i = 0; i < V; i++)
dist[i] = INT_MAX, sptSet[i] = false;
// Distance of source vertex from itself is always 0
dist[src] = 0;
// Find shortest path for all vertices
for (int count = 0; count < V-1; count++)
{
// Pick the minimum distance vertex from the set of vertices not
// yet processed. u is always equal to src in first iteration.
int u = minDistance(dist, sptSet);
// Mark the picked vertex as processed
sptSet[u] = true;
// Update dist value of the adjacent vertices of the picked vertex.
for (int v = 0; v < V; v++)
// Update dist[v] only if is not in sptSet, there is an edge from
// u to v, and total weight of path from src to v through u is
// smaller than current value of dist[v]
if (!sptSet[v] && graph[u][v] && dist[u] != INT_MAX
&& dist[u]+graph[u][v] < dist[v])
dist[v] = dist[u] + graph[u][v];
}
// print the constructed distance array
printSolution(dist, V);
}
// driver program to test above function
int main()
{
/* Let us create the example graph discussed above */
int graph[V][V] = {{0, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 8, 0},
{4, 0, 8, 0, 0, 0, 0, 11, 0},
{0, 8, 0, 7, 0, 4, 0, 0, 2},
{0, 0, 7, 0, 9, 14, 0, 0, 0},
{0, 0, 0, 9, 0, 10, 0, 0, 0},
{0, 0, 4, 14, 10, 0, 2, 0, 0},
{0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 1, 6},
{8, 11, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 7},
{0, 0, 2, 0, 0, 0, 6, 7, 0}
};
dijkstra(graph, 0);
return 0;
}
A * 알고리즘의 코드는 다음과 같습니다.
class Node:
def __init__(self,value,point):
self.value = value
self.point = point
self.parent = None
self.H = 0
self.G = 0
def move_cost(self,other):
return 0 if self.value == '.' else 1
def children(point,grid):
x,y = point.point
links = [grid[d[0]][d[1]] for d in [(x-1, y),(x,y - 1),(x,y + 1),(x+1,y)]]
return [link for link in links if link.value != '%']
def manhattan(point,point2):
return abs(point.point[0] - point2.point[0]) + abs(point.point[1]-point2.point[0])
def aStar(start, goal, grid):
#The open and closed sets
openset = set()
closedset = set()
#Current point is the starting point
current = start
#Add the starting point to the open set
openset.add(current)
#While the open set is not empty
while openset:
#Find the item in the open set with the lowest G + H score
current = min(openset, key=lambda o:o.G + o.H)
#If it is the item we want, retrace the path and return it
if current == goal:
path = []
while current.parent:
path.append(current)
current = current.parent
path.append(current)
return path[::-1]
#Remove the item from the open set
openset.remove(current)
#Add it to the closed set
closedset.add(current)
#Loop through the node's children/siblings
for node in children(current,grid):
#If it is already in the closed set, skip it
if node in closedset:
continue
#Otherwise if it is already in the open set
if node in openset:
#Check if we beat the G score
new_g = current.G + current.move_cost(node)
if node.G > new_g:
#If so, update the node to have a new parent
node.G = new_g
node.parent = current
else:
#If it isn't in the open set, calculate the G and H score for the node
node.G = current.G + current.move_cost(node)
node.H = manhattan(node, goal)
#Set the parent to our current item
node.parent = current
#Add it to the set
openset.add(node)
#Throw an exception if there is no path
raise ValueError('No Path Found')
def next_move(pacman,food,grid):
#Convert all the points to instances of Node
for x in xrange(len(grid)):
for y in xrange(len(grid[x])):
grid[x][y] = Node(grid[x][y],(x,y))
#Get the path
path = aStar(grid[pacman[0]][pacman[1]],grid[food[0]][food[1]],grid)
#Output the path
print len(path) - 1
for node in path:
x, y = node.point
print x, y
pacman_x, pacman_y = [ int(i) for i in raw_input().strip().split() ]
food_x, food_y = [ int(i) for i in raw_input().strip().split() ]
x,y = [ int(i) for i in raw_input().strip().split() ]
grid = []
for i in xrange(0, x):
grid.append(list(raw_input().strip()))
next_move((pacman_x, pacman_y),(food_x, food_y), grid)
Dijkstra는 시작 노드에서 다른 모든 노드까지의 최소 비용을 찾습니다. A *는 시작 노드에서 목표 노드까지의 최소 비용을 찾습니다.
따라서 Dijkstra는 한 노드에서 다른 노드까지의 최소 거리 만 있으면 효율성이 떨어질 것입니다.
Dijkstra의 알고리즘은 가장 짧은 경로를 확실히 찾습니다. 반면에 A *는 휴리스틱에 따라 다릅니다. 이러한 이유로 A *는 Dijkstra의 알고리즘보다 빠르며 휴리스틱이 양호하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.
Astar 의 psuedocode 를 보면 :
foreach y in neighbor_nodes(x)
if y in closedset
continue
반면에 Dijkstra를 동일하게 보면 :
for each neighbor v of u:
alt := dist[u] + dist_between(u, v) ;
요점은 Astar는
휴리스틱
으로 인해 노드를 한 번만 보는 것으로 충분하기 때문에 노드를 두 번 이상 평가하지 않을 것
입니다.
Dijkstra의 알고리즘 인 OTOH
는 노드가 다시 팝업 되는 경우 자체 수정을 부끄러워하지 않습니다 .
어느 해야 보다 신속하고 적절한 경로 발견을위한 아스타을합니다.
A *에서 각 노드에 대해 나가는 연결을 확인합니다.
새 노드마다이 노드에 대한 연결 가중치와 이전 노드에 도달해야하는 비용에 따라 지금까지 최저 비용 (csf)을 계산합니다.
또한 새 노드에서 대상 노드까지의 비용을 추정하고이를 csf에 추가합니다. 이제 예상 총 비용 등이 있습니다. (등 = CSF + 추정 대상까지의 거리) 다음은 당신이 등 가장 낮은과 하나가 새로운 노드 선택
중 하나까지 이전과 동일한 작업을 수행 새 노드가 대상이됩니다.
Dijkstra는 거의 동일하게 작동합니다. 타겟까지의 추정 거리가 항상 0 인 것을 제외하고는 타겟이 새로운 노드 중 하나 일뿐만 아니라 가장 낮은 csf를 가진 노드 일 때 알고리즘이 먼저 중지됩니다 .
A *는 일반적으로 dijstra보다 빠르지 만 항상 그런 것은 아닙니다. 비디오 게임에서는 종종 "게임에 충분히 근접한"접근 방식을 사용합니다. 따라서 A *에서 "충분히 근접한"최적 경로로 충분합니다.