AgenteResolvente - Busqueda Ciega

8/12/2019 AgenteResolvente - Busqueda Ciega

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Ejemplo: Aspiradora. Debe limpiar las doslocalizaciones sobre las cuales se puede mover

Condiciones:-Hay solo dos localizaciones (Izquierda y Derecha)

-Las localizaciones pueden estar limpias sucias

En cada momento la aspiradora sabe dnde est y si

hay suciedad no en cada lugar


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Estados: Describen la ubicacin de la aspiradora y lasituacin de las localizaciones (limpias sucias). Seran

tres valores. En el caso del dibujo: 0-0-1

Estado inicial: CualquieraAcciones: Desplazarse a la Izquierda , a la Derecha y

Limpiar.Objetivo:Que no haya suciedad en ninguna de lasceldas y la aspiradora est cualquier localizacin.

Estados objetivos o finales: 0-0-0 1-0-0


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Espacio de solucin

Es un grafo, que describe todos los posibles caminosque conducen a la solucin del problema. Los vrtices

son los estados y las aristas son las acciones que

conducen de un estado a otro

En el ejemplo de la aspiradora:-Existen 2x2x2 = 8 estados (vrtices) ya que hay dos

posibilidades para cada componente de la descripcinde los mismos

-Las aristas unen a los estados de acuerdo a los

resultados de las acciones aplicadas a cada estado. Las

acciones seran las etiquetas de las aristas.


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Grafo: Ejemplo de la aspiradoraEstado

0:000

1:0012:010

3:011

4:100

5:101

6:110

7:111

Acciones

(I)zquierda

(D)erecha(L)impiar

D

I

D I

7 3

L , D

6

L

2

I D

I

0

I , L

L

L , I

1

L

5

DD

I

4

D, L

L

D

I


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Bsqueda

Utilizando la informacin del espacio de solucin

(grafo), se puede encontrar un camino desde el estadoinicial al estado final, realizando las accionesquecorrespondan en cada momento

Un agente decide qu hacer en cada estadoexaminando las diferentes secuencias posibles de

acciones que le conducen a otros estados. Finalmente,

despus de realizar este proceso de exploracin,

encuentra una secuencia que lo conduce a la solucin

(objetivo)

Hallar esta secuencia es la Bsqueda.


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Solucin

Es la secuencia de accionesque devuelve elalgoritmo de Bsqueda.

En general:

El algoritmo de Bsquedarecibe como entrada

un Problema(Espacio de solucin, estadoinicialy estados finales) y devuelve laSolucin.


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Algoritmo de Bsqueda de Soluciones:

Utiliza un rbol de Bsqueda

Durante la bsqueda de la solucin el algoritmo va

construyendo un rbol en el que se almacena, en cada

nodo, informacin sobre los estados que se van

obteniendo al realizar las acciones.

La raz del rbol se corresponde con el estado inicial. Sus

hijos (otros estados) son los que resultan de realizar las

acciones a ese estado.

Se continua con la creacin del rbol, aplicando el

mismo razonamiento a cada hijo (sin repetir estados en

cada camino), hasta que se llegue al estado final


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Algoritmo Bsqueda de Soluciones:

Durante el proceso de construccin del rbol se utiliza

una funcin que dado un Nodo (estado) obtiene los

estados que resultan de realizar todas las acciones en

ese estado. A esta operacin le llamaremos Expandir.

Debe expandir nodos que conduzcan a estados que noestn en el mismo camino. Esta funcin obtiene la

informacin a partir del Grafo.

-Estrategia de bsqueda: Criterio para elegir cul ser

el siguiente estado a Expandir. Utilizaremos dos

estrategias dentro la conocida como Bsqueda a

Ciegas (Primero en profundidad, primero en anchura)


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Estrategias de Bsqueda

-Utiliza el concepto de Frontera(Todos los nodos del rbol

que han sido generados, pero no expandidos). Al

comienzo, la frontera contiene nicamente a la raz del

rbol.

-La estrategia de bsqueda consistir entonces en

determinar, de la frontera, cul ser el siguiente nodo a

expandir. En el caso de la estrategia Primero en

profundidadla Frontera se implementa mediante una Pila.Para la estrategia de Primero en Anchurala Frontera se

implementa mediante una Cola


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El Algoritmo General:

Para comenzar

necesita:Listade estadosListade estados finales (objetivo)Grafo con el espaciode solucin ( funciones que

permitan determinar las acciones y realizarlas)

Durante el funcionamientocrea:rbol de bsqueda de la solucin

Pila Colapara representar la frontera

Al terminar construye una:Lista con la secuencia deacciones yestados


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Algoritmo General:

-Construir lista de estados (estados)-Construir la lista de estados finales (objetivo)

-Construir el grafo (espacio)no..si se definen funciones

Utiliza las siguientes funciones:

Lista BuscarSolucionPP( Estadoinicial )Lista BuscarSolucionPA( Estadoinicial )Boolean EsObjetivo( Estado )Lista CrearSolucion( Arbol )Boolean BuscarEnCamino( Arbol, Estado )Lista Expandir( Arbol )Estado AdicionarEstado( parametros )void ObtenerAccionesPosible( Estado, Acciones )Estado RealizarAccion( Estado, Accion )


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Los nodos del rbol de Bsqueda contienen:

-Estado(estado del espacio de estados que se

corresponde con el nodo)

-Padre(el nodo en el rbol que ha generado a ese nodo)

-Accin(la accin que se aplica al padre para generar elnodo)

-Profundidad(longitud del camino desde el estado

inicial al nodo)

Los estadoscontienen informacin sobre ladescripcin del estado y un IDque lo identifica de

manera nica en el conjunto de estados


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Implementacin (Clase para los Estados):

public class TEstado{

public int P, I, D;

public int ID;

// constructor

public TEstado(int P, int I, int D ){

this.P = P;

this.I = I;

this.D = D;

this.ID = P*4 + I*2 + D;}

}


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Implementacin (Clases para los nodos del rbol):

public class TNodoAB{

public TEstado estado;

public TArbol padre;

public String accion;

public int profundidad;

// constructor

public TNodoAB( TEstado e, TArbol p, String a, int pr )

{

estado = e;

padre = p;

accion = a;

profundidad = pr;}

}


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Declaracin de los datos necesarios:

public TLista estados;

public TArbol arbol;

public TLista objetivo;

Construccin de la lista de estados (ejemplo Aspiradora):

estados= new TListaA();

objetivo= new TListaA();


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Funcin esobjetivo:Dado un estado verifica si ste se encuentra en la lista

objetivo.

public boolean esobjetivo( TEstado e)

{

for ( int i = 0; i < objetivo.Cantidad(); i++ )

{

TEstado ee = (TEstado)objetivo.Obtener(i);

if ( ee.ID == e.ID)

return true;

}

return false;

}


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Funcin creasolucion:Dado un rbol que en realidad es una Hoja correspondiente a unestado final, construye una lista con la solucin (camino con los

nodos del rbol, desde la raz hasta la hoja). Lo construyerecorriendo al rbol hacia arriba

public TLista crearsolucion(TArbol araiz)

{

TLista res;

res = new TListaP();

while ( !araiz.Vacio() )

{

TNodoAB nodo = (TNodoAB)araiz.ObtenerDato();

res.Insertar(nodo,0);araiz = nodo.padre;

}

return res;

}


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Funcin buscarencamino:Dado un Arbol (hoja) y un Estado verifica si ese estado ya est en elcamino desde esa hoja hasta la Raz del rbol.

public booleanbuscarencamino(TArbolA araiz, TEstado e)

{

while ( !araiz.Vacio() )

{

TNodoAB nodo = (TNodoAB)araiz.ObtenerDato();if ( nodo.estado.ID == e.ID)

return true;

araiz = nodo.padre;

}

return false;}


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Funcin expandir:Dado un Arbol (hoja) realiza el proceso de Expandir el nodo,realizando las acciones descritas en el Grafo.public TLista expandir(TArbol araiz) {

TLista res;TNodoAB nodo;

res = new TListaP();

nodo = (TNodoAB)araiz.ObtenerDato();

int ID = nodo.estado.ID;

for ( int i = 0; i < espacio.CantidadArcos(ID); i++) {

int IDd = espacio.ObtenerVerticeLlegada(ID, i);TEstado e = (TEstado)estados.Obtener(IDd);

if ( !buscarencamino( araiz, e ) ) {

TNodoAB n;

n = new TNodoAB( e,araiz,(String)espacio.ObtenerArco(ID,i),

nodo.profundidad+1 );

TArbolA hijo = new TArbolA();

hijo.CrearHoja();hijo.ModificarDato(n);

araiz.AdicionarHijo(hijo);

res.Adicionar(hijo);

}

}

return res;

}

F i B S l i PP


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Funcin BuscarSolucionPP:Algoritmo principal que busca la solucin siguiendo la estrategia dePrimero en Profundidadpublic TLista BuscarSolucionPP( TEstado e ) {

TNodoAB raiz,nodo; TArbol araiz; TPila frontera;raiz = new TNodoAB( e, new TArbolA(), "", 0 );

arbol = new TArbolA();

arbol.CrearHoja();

arbol.ModificarDato(raiz);

frontera = new TPilaP();

frontera.Push(arbol);

while ( true ) {if ( frontera.Vacia()) return new TListaA(); //sin solucion

araiz = (TArbolA)frontera.Pop();

nodo = (TNodoAB)araiz.ObtenerDato();

if ( esobjetivo(nodo.estado)) return crearsolucion(araiz);

TListaP exp = expandir(araiz);

int c = exp.Cantidad();

while ( c > 0 ) {

TArbol aux = (TArbol)(exp.Obtener(c-1));

frontera.Push(aux);

exp.Eliminar(c-1);

c--;

}

}}


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EJERCICIO

Temos 3 celdas (1,2,3), de las cuales 2 estnocupadas por los objetos A y B. El objetivo es moverlos objetos de manera tal que se llegue al objetivosiguiente:

Un objeto se puede mover slo a la celda vaca.


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EJERCICIO

1) Definir el conjunto de estados posibles

2) Definir el estado objetivo

3) Definir las acciones posibles4) Construir el grafo

4) Modificar el programa de la aspiradora para quefuncione para este problema.

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