什么看似简单的电脑鼠总迷宫比赛,却能烧掉所有参赛者的CPU?
比赛的规则很简单,让电脑鼠在迷宫中用最短的时间到达终点。这不仅要找到最短的路径,还要考虑到转弯的次数和角度。起初,大多数人会选择一边走策略,让电脑鼠沿着迷宫的一条边一直走,直至到达终点。而一旦将终点放置在迷宫的中间,这种策略就会失效,电脑鼠会一直在迷宫外围不停的兜圈子。
之后,参赛者们发明出了深度优先搜索策略,即在每个岔路口中选择一个方向,当遇到死胡同或环路时,就返回至岔路口走另一个方向。虽然这种方法可以让电脑鼠深入探索迷宫内部,但他只有无路可走时才会返回,其找到的也并非是最短的路线。于是,参赛者们又将其改进为广度优先搜索策略,即每次遇到岔路口就将所有路径试走一遍,在标记出第二层的所有岔路口后,再进行下一步探寻,并循环往复。虽然这样可以找到。到最短的路径,但迷宫有着高达256个格子,如此彻底的搜索会浪费掉大量的时间。而你现在所看到的就是目前最常用的洪水填充搜索策略。其原理是,假如迷宫没墙壁遮挡,电脑鼠会画出最短路线,当遇到墙壁时就会进行标记,并默认其他区域依旧都是空白,重新计算并规划路线,直至到达终点。
这种算法会标记出每个格子与终点的距离,当电脑鼠碰壁返回,就会重新标记,这时只需沿着数字递减的方向走,就如同洪水淹没迷宫一样,最终让电脑鼠快速找到终点。
虽然这种策略无法保证首次通过就能找到最佳路径,但却能极大程度的避免了许多重复路线。但问题是,最短的路径并不一定是最快的,比如这条最短路径长度为13.9米,而另一条路径长度19.4米,由于转弯的次数影响着电脑鼠的平均速度,所以最短路线需要花费57秒。而长度。则只需45秒。
如果想要用最短的时间到达终点,就要优化电脑鼠的过弯方式,比如用斜角过弯代替直角过弯,这样可以减少转弯的次数并缩短距离,或者用大角度过弯来减少转弯次数,以此来提高通过速度。没想到就是这样一个简单的电脑鼠走迷宫比赛,里面竟然蕴含了如此奇妙的科学知识,而屏幕前的你CPU是否已经烧掉了呢?
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