Informed searching in state space using A* algorithm

Thesis title: Informované prohledávání prostoru řešení pomocí algoritmu A*
Author: Kobr, Dan
Thesis type: Diplomová práce
Supervisor: Berka, Petr
Opponents: Ivánek, Jiří
Thesis language: Česky
Abstract:
Diplomová práce se zabývá analýzou algoritmů informovaného prohledávání. Teoretická část práce nejprve uvádí přehled teorie a základních pojmů, které se vážou k tématu umělé inteligence. Jedná se o pojmy z oblasti diskrétní matematiky a teorie grafů, dále o oblast umělé inteligence a agentních systémů. Hlavním cílem teoretické části práce je poskytnout přehled algoritmů neinformovaného a informovaného prohledávání. Tato část charakterizuje algoritmy prohledávání do hloubky, prohledávání do šířky a jejich možné varianty. Z oblasti informovaného prohledávání jsou popsány algoritmy A* (A-Star), IDA* (Iterative Deepening A-Star) a SMA* (Simplified Memory bounded A-Star), v souvislosti s těmito algoritmy jsou zmíněny také vlastnosti heuristických funkcí a problematika relaxace problému. Uvedené algoritmy jsou podrobeny teoretické analýze časové a paměťové složitosti, která je východiskem pro praktickou část práce. Cílem praktické části je implementace softwarového nástroje pro analýzu výkonnosti algoritmů informovaného a neinformovaného prohledávání. Pro účely této analýzy je zvolena konkrétní úloha -- Lloydova patnáctka. Rozbor této úlohy z matematického a informatického hlediska tvoří úvodní část praktické části práce, následuje analýza možných variant implementace programu a návrh jeho jednotlivých komponent. Předmětem další části je popis základních rozhraní a tříd implementované aplikace, která je přílohou této práce. Poslední část analyzuje pomocí vyvinuté aplikace algoritmy informovaného a neinformovaného prohledávání představené v teoretické části práce, srovnává získané výsledky a vyhodnocuje je na základě teoretických předpokladů, uvedených v teoretické části.
Keywords: heuristická funkce; Lloydova patnáctka; informované prohledávání; A-Star
Thesis title: Informed searching in state space using A* algorithm
Author: Kobr, Dan
Thesis type: Diploma thesis
Supervisor: Berka, Petr
Opponents: Ivánek, Jiří
Thesis language: Česky
Abstract:
This master's thesis deals with informed search algorithms. It's theoretical section summarizes basic theoretical ideas and terms which are related to this topic. It means especially discrete mathematics, graph theory, artificial intelligence and agent systems. Cardinal aim of this section is to provide theoretical analysis of search algorithms and to classify them into informed and uninformed classes. Theoretical section describes basic search strategies such as breadth first search, deep first search and modifications of these strategies, then it is focused on informed search algorithms, specifically A* (A-Star), IDA* (Iterative Deepening A-Star) and SMA* (Simplified Memory bounded A-star). It also describes topics related to informed search strategies -- heuristic functions and problem relaxation method. Given algorithms are analyzed in order to compare their time and space complexity. Main goal of practical part of this thesis is to design and implement software application, which will use informed and uninformed search strategies described in theoretical section. This application is intended to solve fifteen puzzle problem, so-called Lloyds fifteen puzzle game. First part of practical section analyses fifteen puzzle from mathematical and informatical perspective, then it examines possible implementation variants of algorithms and heuristics and proposes design of the application. Description of main interfaces and classes of the realized application follows. At the end of this section the analysis of informed algorithms and heuristics is performed using the implemented application and obtained results are compared to theoretical characteristics of these algorithms.
Keywords: Lloyds fifteen puzzle; informed search algorithms; A-Star; heuristic function

Information about study

Study programme: Aplikovaná informatika/Podniková informatika
Type of study programme: Magisterský studijní program
Assigned degree: Ing.
Institutions assigning academic degree: Vysoká škola ekonomická v Praze
Faculty: Faculty of Informatics and Statistics
Department: Department of Information and Knowledge Engineering

Information on submission and defense

Date of assignment: 26. 10. 2012
Date of submission: 24. 5. 2013
Date of defense: 27. 8. 2013
Identifier in the InSIS system: https://insis.vse.cz/zp/40013/podrobnosti

Files for download

    Last update: