B* Algorithm: การค้นหาในกริดที่มีประสิทธิภาพด้วยภาษา VBA

 

 

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ B* Algorithm

B* Algorithm เป็นอัลกอริธึมในการค้นหาที่สามารถใช้ในการค้นหาทางที่ดีที่สุดในกริดหรือกราฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปัญหาการเดินทาง ที่ต้องการหาทางที่สั้นที่สุดจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดหมายปลายทาง อัลกอริธึมนี้เป็นการพัฒนาต่อยอดจาก A* Algorithm โดยได้รวมแนวคิดของการประเมินค่าของเส้นทางที่มีศักยภาพและเลือกทางเลือกในขณะที่ค้นหา

 

การใช้งานของ B* Algorithm

B* Algorithm มักใช้ในเกมและการจำลองพื้นที่ เช่น เกม RPG ที่ผู้เล่นจะต้องนำทางหาตำแหน่งในโลกเสมือนจริง โดยอัลกอริธึมนี้ช่วยในการค้นหาทางที่เร็วที่สุดที่ผู้เล่นควรเลือก

นอกจากนี้ B* ยังเหมาะสำหรับการวางแผนการจัดการทรัพยากรในระบบต่าง ๆ เช่น การขนส่งสินค้าในห่วงโซ่อุปทาน การจัดการทรัพยากรในระบบที่ซับซ้อน หรือแม้แต่ในระบบที่ต้องการการป้องกันพื้นที่ที่มีเงื่อนไขพิเศษ เช่น เขตที่มีความเสี่ยงที่จะเกิดอันตราย

 

ตัวอย่าง Code ด้วยภาษา VBA

ด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างการนำ B* Algorithm มาใช้ใน VBA เพื่อค้นหาเส้นทางในตาราง (Grid)

 Option Explicit

' Node class to hold the properties of each cell
Type Node
    X As Integer
    Y As Integer
    G As Double ' Cost from start node
    H As Double ' Heuristic cost to target node
    F As Double ' Total cost
    Parent As Node ' The parent node
End Type

Function Heuristic(a As Node, b As Node) As Double
    ' Manhattan Distance
    Heuristic = Abs(a.X - b.X) + Abs(a.Y - b.Y)
End Function

Sub BStarAlgorithm(startX As Integer, startY As Integer, endX As Integer, endY As Integer)
    Dim openSet As Collection
    Set openSet = New Collection
    Dim closedSet As Collection
    Set closedSet = New Collection

    Dim startNode As Node
    startNode.X = startX
    startNode.Y = startY
    startNode.G = 0
    startNode.H = Heuristic(startNode, CreateNode(endX, endY))
    startNode.F = startNode.G + startNode.H
    openSet.Add startNode

    Do While openSet.Count > 0
        ' Find the node with the lowest F in openSet
        Dim currentNode As Node
        Set currentNode = FindLowestF(openSet)

        ' Check if we reached the goal
        If currentNode.X = endX And currentNode.Y = endY Then
            MsgBox "Path found!" ' Path reconstruction not implemented
            Exit Sub
        End If

        ' Move currentNode to closedSet
        closedSet.Add currentNode
        Call RemoveFromOpenSet(openSet, currentNode)

        ' Check neighboring nodes (up, down, left, right)
        Dim neighbor As Node
        For Each neighbor In GetNeighbors(currentNode)
            If InClosedSet(closedSet, neighbor) Then
                Continue For
            End If
            If Not InOpenSet(openSet, neighbor) Then
                neighbor.G = currentNode.G + 1 ' Assume cost to move is 1
                neighbor.H = Heuristic(neighbor, CreateNode(endX, endY))
                neighbor.F = neighbor.G + neighbor.H
                neighbor.Parent = currentNode
                openSet.Add neighbor
            End If
        Next neighbor
    Loop

    MsgBox "No path found"
End Sub

Function CreateNode(x As Integer, y As Integer) As Node
    Dim newNode As Node
    newNode.X = x
    newNode.Y = y
    CreateNode = newNode
End Function

Function FindLowestF(openSet As Collection) As Node
    Dim lowest As Node
    Dim i As Integer
    lowest.F = 1E+30 ' Set to a very high number
    For i = 1 To openSet.Count
        Dim n As Node
        Set n = openSet(i)
        If n.F < lowest.F Then
            Set lowest = n
        End If
    Next i
    Set FindLowestF = lowest
End Function

Function GetNeighbors(node As Node) As Collection
    ' Placeholder for a function that retrieves neighboring nodes
    Dim neighbors As New Collection
    ' Add neighboring nodes (up, down, left, right)
    ' Implement grid boundary checks
    Set GetNeighbors = neighbors
End Function

Function InClosedSet(closedSet As Collection, node As Node) As Boolean
    ' Check if node is in closedSet
    InClosedSet = False
    ' Implement check
End Function

Function InOpenSet(openSet As Collection, node As Node) As Boolean
    ' Check if node is in openSet
    InOpenSet = False
    ' Implement check
End Function

Sub RemoveFromOpenSet(openSet As Collection, node As Node)
    ' Implement function to remove node from openSet
End Sub

ในตัวอย่างดังกล่าว เราได้แนะนำโครงสร้างของฟังก์ชัน B* Algorithm เพื่อให้เห็นถึงวิธีการค้นหาเส้นทางในกริด วิธีที่ระบบทำงานคือการใช้โหนด (Node) ในการเก็บข้อมูลของแต่ละตำแหน่งที่เราต้องการค้นหา และการเปรียบเทียบค่า F เพื่อหาตำแหน่งที่ดีที่สุดในการเดินไปข้างหน้า

 

การวิเคราะห์ความซับซ้อน (Complexity Analysis)

B* Algorithm มีค่าซับซ้อนเวลา (Time Complexity) อยู่ที่ O(b^d) โดยที่ b คือตัวแปรกิ่ง (Branching Factor) และ d คือความลึกของโหนด วิธีการนี้ทำให้เราสามารถแน่นอนว่าจะค้นหาได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด แต่ก็เป็นค่าใช้จ่ายที่สูงเมื่อถึงจุดเปลี่ยนเล็กน้อย

อยู่ที่พื้นที่ความจำ (Space Complexity) B* จะมีต้องใช้หน่วยความจำมาก อาจถึง O(b^d) เช่นเดียวกัน เนื่องจากต้องเก็บข้อมูลองค์ประกอบทั้งหมดของโหนดใน open set และ closed set

 

ข้อดีและข้อเสียของ B* Algorithm

ข้อดี

1. หาทางที่ดีที่สุด: B* Algorithm ช่วยให้เราหาเส้นทางที่ดีที่สุดในสภาพแวดล้อมที่มีแนวทางหลายเส้นทาง 2. ปรับปรุงการเร่งความเร็ว: ด้วยการใช้ heuristic ช่วยประเมินค่าตำแหน่งที่อาจเกิดขึ้น จะช่วยให้ค้นหาได้เร็วขึ้น

ข้อเสีย

1. ใช้หน่วยความจำสูง: ต้องใช้หน่วยความจำมากสำหรับแต่ละโหนดใน open และ closed sets 2. มักจะช้ากว่า A* ในบางสถานการณ์: ถ้าแนวทางไม่ได้ถูกเลือกดี A* อาจทำงานได้ดีขึ้นในสถานการณ์ที่บางกริดไม่ซับซ้อน

 

สรุป

B* Algorithm เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังในการค้นหาทางในกริด แต่ความซับซ้อนใช้หน่วยความจำและเวลาสามารถเป็นข้อจำกัดในบางสถานการณ์ หากคุณสนใจที่จะขยายความรู้เรื่องการพัฒนาอัลกอริธึมและการเขียนโปรแกรม เช่นเดียวกับการใช้ B* Algorithm อย่างมีประสิทธิภาพ คุณสามารถศึกษาที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) ที่มีหลักสูตรพร้อมสอนการเขียนโปรแกรมไม่ว่าจะเป็นภาษา VBA หรือภาษาอื่น ๆ ที่น่าสนใจได้อย่างมีคุณภาพ!

อย่ารอช้า! เริ่มต้นการเดินทางในการเรียนรู้ด้านการเขียนโปรแกรมวันนี้ที่ EPT!

 

 

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