如何实现状态空间树?

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提问于 2025-04-15 13:25

我正在尝试解决一个类似背包问题的题目,来自MIT OCW,这是他们的作业集5。

我需要使用分支限界算法来找到最佳状态。所以我需要实现一个状态空间树。我理解这个算法的基本思路,但发现实现起来并不是那么简单。

如果我发现某个节点的预算不够,我应该在这里停止。那我是否需要给每个树节点添加一个属性呢?

在添加一个节点时,我应该从上界最大的节点开始。那我该如何找到这样的节点呢?我需要在添加每个节点之前遍历所有节点吗?还是可以保存一些变量来帮助我?

你有什么想法吗?能用Python实现一下吗?

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我希望我理解了这个问题,如果没有,请告诉我哦 :)
(抱歉因为“状态”这个词有两个不同的意思而造成的混淆)

当然,你可以在节点中添加这个属性(这也是状态的一部分!),因为它的数据量非常小。不过要注意,保存这个属性并不是必须的,因为它在其他状态中隐含存在(根据你已经选择的状态,你可以计算出这个属性)。我个人会选择添加这个属性,因为没必要每次都去计算它。

关于第二个问题:如果我没记错的话,当你添加节点时,不需要遍历整棵树,而只需要看边缘节点(也就是那些没有子节点的节点——不要和树的最深层混淆)。因为你在寻找一个上限(而且你只用正数),所以在寻找值最高的节点时,有三种情况:

  • 在最后一步,你添加到了值最高的节点上,所以你刚添加的节点现在就是值最高的节点
  • 在最后一步添加时,你超出了预算,所以你必须排除这个选项。试着添加另一个状态
  • 没有更多的状态可以尝试添加来构建新节点。这条分支无法继续。看看其他节点的边缘,找出最高的值

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