Polunetsintäalgoritmit

Polunetsintäalgoritmit ovat tietojenkäsittelytieteessä käytettyjä algoritmeja, jotka etsivät optimaalista tai sallittua polkua kahden pisteen välillä graafissa. Graafi koostuu solmuista (vertex) ja niiden välisistä yhteyksistä (edge). Nämä yhteydet voivat olla suunnattuja tai suuntaamattomia ja niillä voi olla painoarvoja, jotka edustavat esimerkiksi etäisyyttä tai kustannusta.

Yksi tunnetuimmista polunetsintäalgoritmeista on Dijkstran algoritmi. Se löytää lyhimmän polun yhdestä alkusolmusta kaikkiin muihin solmuihin painotetuissa graafeissa, joissa ei ole negatiivisia painoja. Algoritmi toimii järjestelmällisesti laajentamalla lyhimmän tunnetun polun joukkoa solmu solmulta.

Toinen merkittävä algoritmi on A* (A-star). Se on laajennus Dijkstran algoritmille, joka käyttää heuristiikkaa arvioidakseen polun potentiaalista pituutta. Tämä heuristiikka auttaa algoritmia ohjaamaan hakua kohti kohdesolmua, mikä tekee siitä usein tehokkaamman kuin pelkkä Dijkstra tietyissä tilanteissa, kuten pelimoottoreissa tai reitinhakuun liittyvissä sovelluksissa.

Bellman-Ford-algoritmi on toinen lyhimmän polun löytämiseen käytetty menetelmä. Se pystyy käsittelemään myös negatiivisia painoja graafeissa, ja se voi myös havaita negatiiviset syklit. Vaikka se on hitaampi kuin Dijkstra painottomissa graafeissa, sen kyky käsitellä negatiivisia painoja tekee siitä arvokkaan tietyissä ongelmissa.

Bredth-first search (BFS) ja Depth-first search (DFS) ovat perustavanlaatuisia graafin läpikäyntialgoritmeja. BFS etsii polkua taso tasolta, löytäen aina lyhimmän polun painottamattomissa graafeissa. DFS puolestaan etenee syvälle yhteen haaraan ennen kuin perääntyy ja kokeilee toista. Nämä soveltuvat myös polunetsintään, erityisesti kun polun pituus on tärkeämpää kuin sen paino. Polunetsintäalgoritmeilla on laajoja sovelluksia, kuten navigointijärjestelmät, verkostoliikenteen optimointi ja pelien tekoäly.