探索深度与广度的平衡：迭代加深深度优先搜索技术解析

迭代加深深度优先搜索（IDDFS）的基本原理
伪代码
C语言实现
讨论
结论

迭代加深（Iterative Deepening Depth-First Search, IDDFS）是一种用于解决搜索问题的方法，它是深度优先搜索（Depth-First Search, DFS）和广度优先搜索（Breadth-First Search, BFS）的结合体。迭代加深结合了DFS的低内存消耗和BFS的完备性（即能够找到所有解）。在迭代加深搜索中，搜索者会重复进行深度限制的深度优先搜索，每次增加深度限制，直到找到目标状态。

在这里插入图片描述

迭代加深深度优先搜索（IDDFS）的基本原理

迭代加深搜索的基本思想是将深度限制逐渐增加，从0开始，每次增加一个单位，直到找到目标状态为止。在每次迭代中，它执行深度优先搜索，但限制了搜索的深度。如果搜索到某个深度时没有找到目标状态，就增加深度限制，并重新进行搜索。

伪代码

以下是迭代加深深度优先搜索的伪代码：

function IDDFS(problem)for depth from 0 to infinity doresult ← DFS(problem, depth)if result is not failure thenreturn resultend ifend for
end functionfunction DFS(problem, depth)if problem is solved thenreturn solutionend ifif depth is 0 thenreturn failureend iffor each action in problem.actions doresult ← DFS(problem.result(action), depth - 1)if result is not failure thenreturn resultend ifend forreturn failure
end function

C语言实现

以下是迭代加深深度优先搜索的C语言实现示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef struct {// 问题的状态表示int state;// 其他可能的属性...
} Problem;typedef struct {// 解的状态表示int state;// 其他可能的属性...
} Solution;typedef enum { FAILURE, SUCCESS } Status;Problem* new_problem(int state) {Problem* problem = (Problem*)malloc(sizeof(Problem));problem->state = state;// 初始化其他属性...return problem;
}Solution* new_solution(int state) {Solution* solution = (Solution*)malloc(sizeof(Solution));solution->state = state;// 初始化其他属性...return solution;
}Status DFS(Problem* problem, int depth) {if (is_solved(problem)) {return SUCCESS;}if (depth == 0) {return FAILURE;}for (int i = 0; i < problem->num_actions; ++i) {Problem* child = new_problem(problem->actions[i]);Status result = DFS(child, depth - 1);if (result == SUCCESS) {return SUCCESS;}free(child);}return FAILURE;
}Solution* IDDFS(Problem* problem) {for (int depth = 0; ; ++depth) {Status result = DFS(problem, depth);if (result == SUCCESS) {return new_solution(problem->state);}}
}int main() {// 创建问题实例Problem* problem = new_problem(0);// 执行迭代加深搜索Solution* solution = IDDFS(problem);if (solution != NULL) {printf("Found solution: %d\n", solution->state);} else {printf("No solution found.\n");}// 释放内存free(problem);free(solution);return 0;
}