เทคนิคการค้นหาในวงการโปรแกรมด้วย B* Algorithm

 

ในโลกของการพัฒนาโปรแกรม และการแก้ไขปัญหาทางคอมพิวเตอร์ เรามักจะพบกับวิธีการต่าง ๆ ที่ออกแบบมาเพื่อช่วยให้การค้นหาข้อมูลในโครงสร้างข้อมูลเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ หนึ่งในเทคนิคที่น่าสนใจที่เราจะพูดถึงในวันนี้คือ B* Algorithm ซึ่งเป็นรากฐานของการค้นหาในโครงสร้างข้อมูลประเภทนามธรรม ที่ให้ความสำคัญกับการค้นหาเส้นทางที่ดีที่สุดในปัญหาทางด้านต่าง ๆ ของ AI.

 

B* Algorithm คืออะไร?

B* Algorithm เป็นการพัฒนาเพิ่มเติมมาจาก A* Algorithm ที่เรารู้จักกันดี B* Algorithm มีการทำงานหลักเหมือนกับ A* เพียงแต่มีการปรับปรุงในวิธีการประเมินค่าต้นทุนที่ใช้ในการค้นหา เพื่อให้สามารถค้นหาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในหลาย ๆ สถานการณ์ B* Algorithm นั้นจะคำนึงถึงความเสี่ยงและต้นทุนในแต่ละขั้นเรียกว่า Path Cost (g(n)) โดยจะมีการประเมินค่าหมายถึงความน่าจะเป็นของเส้นทางในอนาคต (h(n))

B* Algorithm ถูกนำมาใช้ในงานหลายลักษณะ เช่น ระบบนำทางใน GPS, การควบคุมหุ่นยนต์ และการค้นหาภายในเกม ซึ่งทำให้เกิดการค้นหาที่มีความเหมาะสมกับทรัพยากรที่มีอยู่ในระบบ

 

ในการเขียนด้วย COBOL

ในที่นี้ เราจะมีการเขียนตัวอย่างโค้ด B* Algorithm ในภาษา COBOL เพื่อให้เห็นภาพรวมของการทำงาน

โค้ดตัวอย่าง:

        IDENTIFICATION DIVISION.
       PROGRAM-ID. BStarAlgorithm.

       ENVIRONMENT DIVISION.
       CONFIGURATION SECTION.
       SPECIAL-NAMES.
           DISPLAY-OPTION IS 'CONSOLE'.

       DATA DIVISION.
       WORKING-STORAGE SECTION.
       01  NODE-TABLE.
           05  NODE-COUNT      PIC 9(4) VALUE 0.
           05  NODES           OCCURS 100 TIMES.
               10  NODE-ID     PIC X(10).
               10  NODE-COST   PIC 9(4).
               10  NODE-HEURISTIC PIC 9(4).
       01  CURRENT-NODE        PIC X(10).
       01  TARGET-NODE         PIC X(10).

       PROCEDURE DIVISION.
       MAIN-PROCEDURE.
           DISPLAY "B* Algorithm Simulation".
           PERFORM INITIALIZE-NODES.
           PERFORM RUN-BSTAR.
           STOP RUN.

       INITIALIZE-NODES.
           MOVE "Start" TO NODES(1).NODE-ID.
           MOVE 0 TO NODES(1).NODE-COST.
           MOVE 10 TO NODES(1).NODE-HEURISTIC.
           MOVE "Goal" TO TARGET-NODE.

       RUN-BSTAR.
           PERFORM UNTIL CURRENT-NODE = TARGET-NODE
               MOVE NODES(1).NODE-ID TO CURRENT-NODE
               MOVE NODES(1).NODE-COST + NODES(1).NODE-HEURISTIC TO TOTAL-COST
               DISPLAY "Current Node: " CURRENT-NODE " Cost: " TOTAL-COST
           END-PERFORM.

อธิบายโค้ด

โค้ดข้างต้นเป็นเพียงตัวอย่างง่าย ๆ ของการจำลองการทำงานของ B* Algorithm ใน COBOL โดยในตัวอย่างนี้ เราจะทำการกำหนด Node รอบแรกและคำนวณค่า Cost ตาม Node ที่มีการ Initialize ไว้ ซึ่งในความเป็นจริง B* Algorithm จะต้องมีการคำนวณเส้นทางที่ดีที่สุดจากจุดเริ่มต้นถึงจุดหมายให้มีความซับซ้อนและละเอียดมากขึ้น

 

Use Cases ในโลกจริง

1. ระบบนำทาง: GPS ใช้ B* Algorithm ในการคำนวณเส้นทางระหว่างตำแหน่งปัจจุบันไปยังจุดหมาย เพื่อให้ผู้ใช้สามารถเดินทางได้อย่างมีประสิทธิภาพ 2. เกม: ในเกมที่ต้องใช้ AI เพื่อควบคุมพฤติกรรมของ NPCs (Non-Playable Characters) B* Algorithm ช่วยให้ NPC สามารถเดินหรือตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมได้ดียิ่งขึ้น 3. หุ่นยนต์: หุ่นยนต์อัตโนมัติใช้ B* Algorithm เพื่อวางแผนเส้นทางที่จะหลีกเลี่ยงอุปสรรคในการค้นหาสิ่งของตามที่กำหนด เมื่อหุ่นยนต์ต้องการเคลื่อนที่ในพื้นที่ที่มีความไม่แน่นอน

 

การวิเคราะห์ความซับซ้อนและข้อดีข้อเสียของ B* Algorithm

ความซับซ้อน

- เวลา: B* Algorithm มีค่าเวลาค้นหาฉากขนาดใหญ่ได้ดีขึ้นเมื่อเทียบกับ A* เนื่องจากมีการคำนวณเส้นทางให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น - พื้นที่: ความต้องการพื้นที่ใช้หน่วยความจำอยู่ในระดับที่สูงขึ้นกว่าที่ใช้ใน A* ในการจัดเก็บ Node ที่อยู่ในขั้นตอนต่าง ๆ ของการค้นหา

ข้อดี

- B* Algorithm สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในการทำงานเชิงซับซ้อนกับหลาย Node รวมถึงข้อได้เปรียบในการลดความเสี่ยงในการค้นหาเส้นทาง

- มีความสามารถในการจัดการกับสถานการณ์ที่มีต้นทุนหรือเวลาที่ไม่แน่นอน

ข้อเสีย

- ความซับซ้อนในการสร้างและคำนวณ Node อาจทำให้เวลาและทรัพยากรในการพัฒนาค่อนข้างสูง

- หากการจำลองค่า Heuristic ไม่ถูกต้อง อาจส่งผลทำให้เส้นทางที่ค้นหาได้มีคุณภาพต่ำลง

 

สรุป

B* Algorithm เป็นเทคนิคการค้นหาที่มีประโยชน์มากมายในด้านการพัฒนาเทคโนโลยีต่าง ๆ เช่น หุ่นยนต์, ระบบนำทาง และ AI ของเกม เป็นอีกรูปแบบหนึ่งที่สามารถส่งเสริมการค้นหาความมีประสิทธิภาพมากขึ้น เราหวังว่าบทความนี้จะช่วยให้คุณมีความเข้าใจเกี่ยวกับ B* Algorithm เป็นอย่างดี

สำหรับผู้ที่มีความสนใจในด้านการเขียนโปรแกรม หรือการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ อย่าลืมมาเรียนรู้โปรแกรมที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) เพื่อพัฒนาทักษะอันมีค่าของคุณให้ก้าวหน้าไปอีกระดับ!

 

 

หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง