BÁO CÁO TỐT NGHIỆP: TÌM HIỂU VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ THUẬT TOÁN TÌM KIẾM TRUYỀN THỐNG ỨNG DỤNG TRONG TIN HỌC pdf

BÁO CÁO TỐT NGHIỆPTÌM HIỂU VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ THUẬT TOÁN TÌM KIẾM TRUYỀN THỐNG ỨNG DỤNG TRONG TIN HỌC Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Đức Giáo Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Tâm L

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ

THUẬT TOÁN TÌM KIẾM TRUYỀN

THỐNG ỨNG DỤNG TRONG TIN HỌC

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Đức Giáo Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Tâm

Lớp: K96C2 - CNTT

Quả bóng Màu Đỏ Đối tượng Thuộc tính Giá trị

THỂ HIỆN TRI THỨC

Tri thức là sự hiểu biết về một miền chủ đề

Thể hiện tri thức là phương pháp dùng để mã hoá tri thức trong cơ sở tri thức của hệ thống.

Có năm phương pháp thể hiện tri thức:

CẶP BA ĐỐI TƯỢNG - THUỘC TÍNH - GIÁ TRỊ

Ví dụ: Mệnh đề “quả bóng màu đỏ” được thể hiện như sau

Chíp chíp

Bay

Cánh Chim

Có

Có thể

IS - A

CÁC LUẬT

Ví dụ:

IF trời mưa

AND không có áo mưa THEN nghỉ học

ELSE đi học

CÁC MẠNG NGỮ NGHĨA

Ví dụ:

CÁC KHUNG

Tên khung

Tên lớp Thuộc tính

Mơ

Địa chỉ Hàng Bồ Nam/Nữ Không biết Cao 1.58 mét Nặng 48 kg Nghề nghiệp Không biết

Người

Khung thể hiện đối với một đối tượng cụ thể là

“Mơ” thuộc lớp “Người”

Logic gồm hai loại:

- Logic mệnh đề thể hiện và suy lý với các mệnh đề

Ví dụ: A ∩ B → C Đặc biệt một số phép toán có thể được suy diễn từ các phép toán khác

A → B ≡ ¬ A ∪ B

- Logic vị từ là mở rộng của phép toán mệnh đề để thể hiện rõ hơn các tri thức

Ví dụ: Thich(X,Y) ∩ Thich(Z, Y) → ¬ Thich(X, Z)

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TÌM KIẾM

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

BIỂU DIỄN VẤN ĐỀ TRONG KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI

Để thực hiện được phương pháp này, ta phải xác định được trạng thái đầu, sau đó áp dụng các dãy toán tử để tạo ra dãy các trạng thái liên tiếp cho đến khi đến được trạng thái

đích

Ví dụ: Trạng thái đầu là (1, 1), trạng thái đích là (3, 5) ta

có không gian trạng thái như sau:

PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ NHỜ PHÂN RÃ RA

CÁC BÀI TOÁN NHỎ

Ví dụ: Với bài toán tích phân sau

∫ (x2 + 2*x + 3)dx = ∫ x2dx + ∫ 2*xdx + ∫ 3dx = x3/3 + x2 + 3*x

(1, 1)

(4, 3)

(3, 1)

(5, 3)

PHƯƠNG PHÁP GIẢI VẤN ĐỀ NHỜ LOGIC HÌNH THỨC

Khi giải bài toán nhờ phương pháp này cần chú ý:

• Mọi biểu thức logic mệnh đề đều có thể đưa về dạng biểu thức tương đương chỉ chứa phép OR (∨), AND (∧) và NOT (¬)

• Các phép ∨, ∧ có tính giao hoán, kết hợp, phân phối.

• Thứ tự của các phép toán: phủ định, kéo theo, tương đương, hội, tuyển

Ví dụ: Biểu thức ¬ (a → b) ∪ (c ∩ d) có thể đưa về thành

(a ∩ ¬ b) ∪ (c ∩ d) và đều cho kết quả TRUE

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM CƠ BẢN

PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM THEO CHIỀU RỘNG

Tìm rộng là kỹ thuật tìm kiếm lời giải trên tất cả các nút của một mức trong không gian bài toán trước khi chuyển sang các nút của mức tiếp theo

Ví dụ: Với bài toán hai số (1, 1) ta có thể tìm kiếm theo chiều rộng, các nhánh đi được đánh số như sau:

(1, 1)

(3, 1) (2, 3)

(5, 2) (2, 5)

(1, 3)

1 3

2 4

7

6 8

5

(3, 2)

(1, 1)

(3, 1) (2, 3)

(5, 2) (2, 5)

(1, 3)

1 2

6 3

4

8 5

7

(3, 2)

PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM THEO CHIỀU SÂU

Tìm sâu là kỹ thuật tìm lời giải theo các cung của không gian bài toán theo chiều dọc, rồi xử lí theo trật tự xác định, thí dụ từ trái sang phải

PHƯƠNG PHÁP TẠO SINH VÀ THỬ

Thuật toán gồm ba bước:

Bước 1: Trước hết tạo một lời giải thử nghiệm

Cụ thể là chọn một lời giải trong không gian các lời

giải, hay tạo ra một đường đi

Bước 2: Kiểm tra xem lời giải có thích hợp không bằng cách so sánh với phương án khác hay so với điểm cuối cần suy diễn

Bước 3: Nếu lời giải đạt được thì dừng và đưa ra thông báo thành công, ngược lại thì lặp lại bước một với nút khác

PHƯƠNG PHÁP LEO NÚI

Thuật toán gồm năm bước:

Bước 1: Tạo một phương án thử nghiệm như phương pháp tạo sinh và thử Nếu may mắn phương án này

là lời giải thì dừng, ngược lại tiếp tục thực hiện các bước sau: Bước 2: áp dụng một vài luật đối với phương

án giả định để tạo ra tập các lời giải khác

Bước 3:Với mỗi lời giải vừa nhận được thực hiện các bước sau:

• Kiểm tra nếu nó là lời giải cần tìm thì kết thúc công việc

• Nếu chưa được lời giải mong muốn, kiểm tra lời giải này có tốt hơn hay gần bằng lời giải đã có không Nếu đúng thì ghi nhận phương án này, không thì bỏ qua

Bước 4: Lấy ra lời giải tốt nhất trong số các lời giải

và coi nó là lời giải thử nghiệm mới Bước này tương ứng với việc chuyển không gian bài toán theo hướng đến đích nhanh nhất

Bước 5: Tiếp tục lặp lại từ bước 2

Một ví dụ minh hoạ cho phương pháp này là việc xoay các khối màu về một vị trí xác định Mỗi khi xoay các khối màu chuyển trạng thái Người ta xoay các khối màu với hi vọng đưa chúng về càng gần đích càng tốt

KỸ THUẬT HEURISTICS

KHÁI NIỆM

May rủi là thuật ngữ chỉ các luật suy đoán có phương pháp, kinh nghiệm, kiểm chứng theo cảm tính hay cảm giác chung đơn sơ

CÁC HÀM SỐ HEURISTICS

Dạng tổng quát

f(p) = f( t1, t2, , tn)

Ở đây ứng với mỗi khả năng p, hàm đánh giá f cho một giá trị f( t1, t2, , tn) là hàm giải tích phụ thuộc vào các giá trị của các tham số t1, t2, , tn đặc trưng cho khả năng p

Ví dụ: Xét bài toán tìm đường đi ngắn nhất, với mỗi đỉnh p hàm đánh giá f(p) là ước lượng đường chim bay từ p tới đích

CÁC CHƯƠNG TRÌNH MINH HOẠ

BÀI TOÁN BIẾN ĐỔI CẶP SỐ

Input: Cặp số (a, b) và số N.

Output: Dãy phép biến đổi sao cho a hoặc b bằng N.

Ta có thể biểu diễn trên cây như sau:

(8, 13)

(1, 1)

Mức 1 Mức 2 Mức 3 Mức 4 Mức 5

(3, 8)

(13, 5) (7, 10)

(10, 3)

(8, 5)

(2, 1) (1, 2)

(3, 2) (1, 3)

(1, 4) (4, 3) (5, 2) (3, 5)

(7, 3) (7, 2) (5, 7)

Mức 0

BÀI TOÁN BỐC DIÊM

Input: Ba số nguyên dương a, b, c.

Output: Dãy trạng thái mô tả các lần bốc diêm để

thu được trạng thái ba đống diêm có số lượng bằng nhau (a' = b' = c')

Ta có thể biểu diễn trên cây như sau:

Mức 1

Mức 2

Mức 3

(2, 4, 6) (8, 2, 2) (4, 4, 4)

(2, 2, 8)

(2, 4, 6) (4, 2, 6)

Mức 0

(2, 8, 2) (4, 4, 4) (4, 2, 6)

(2, 8, 2) (4, 4, 4) (4, 2, 6)

(4, 0, 8)

BÀI TOÁN THÁP HÀ NỘI

Input: Số lượng đĩa n, trạng thái ban đầu T0 và trạng thái đích Tđ

Output: Dãy mô tả sự dịch chuyển n đĩa từ trạng thái

xuất phát đến trạng thái đích

Hàm Heuristics: h(T) = khoảng cách từ trạng thái hiện tại đến trạng thái đích

Ví dụ: Số đĩa là 4 Trạng thái các đĩa: 3 3 3 3 khi đó h(T) = 4 - 4 + 0 = 0 Trạng thái các đĩa: 3 x 3 3 khi đó h(T) = 4 -1 + 2 = 5

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ

THUẬT TOÁN TÌM KIẾM TRUYỀN

THỐNG ỨNG DỤNG TRONG TIN HỌC

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Đức Giáo Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Tâm

Lớp: K96C2 - CNTT