同一个问题的两种难度:先帮猫头鹰邮递员找一条最短航线,再给电动汽车规划「又快又省」的充电路线。一步步玩懂 AI 怎么把「找路」变成可计算的搜索问题。
💡 建议按 1 → 2 顺序闯关:第一关用「数清每条路、比总和」入门最短路径;第二关把代价从「距离」升级成「时间 + 金钱」,体会多目标优化。每关玩之前先做「🧮 先猜一猜」,通关后有 💡 点破背后的数学。
取材自《人工智能·现代方法》「通过搜索进行问题求解」。适合中小学 AI / 信息科技启蒙、课堂演示与亲子探究。
你是聪明的猫头鹰邮递员,要把魔法信件从魔法树屋送到巨龙山峰。驿站之间有航线相连,每段标着距离。🎯 任务:找出总飞行距离最短的那条航线!
三条航线里,路线 C 飞的「段数」最少(只飞 2 段,经水晶湖直达),另外两条都要飞 3 段。猜猜看:飞的段数最少,就一定总距离最短吗?
各段相加:4 + 2 + 4 = 10 千米
这道题去掉魔法外衣,就是课本里最经典的最短路径搜索。同样用「状态 / 动作 / 代价」四件套来拆:
当前所在的驿站。比电动汽车那题简单——这里只看「在哪」就够了。
| 路线 | 经过 | 各段 | 总距离 |
|---|---|---|---|
| A | 蘑菇村·迷雾峡谷 | 3+5+4 | 12 km |
| B ✅ | 水晶湖·迷雾峡谷 | 4+2+4 | 10 km |
| C | 水晶湖直达 | 4+7 | 11 km |
飞得段数少,不代表距离近!路线 C 只飞 2 段看着最「直」,却比飞 3 段的 B 还远。要把每段距离加起来比总和,才知道谁最短。计算机解这类问题,就是系统地把每条路的总代价都算出来再挑最小的(更聪明的还有 Dijkstra、A* 等算法,省去重复计算)。
电动汽车在 A 城满电出发,要开到 B 城。三条路(经 C / D / E)的总里程都超过满电 100km,中途必须充电。但充得越多越费钱、越费时间。🎯 任务:找出总代价最小的方案!
三个充电桩:C 充电最快、D 电价最便宜、E 不快不便宜居中。你觉得哪条路线(在对应的桩充电)总花费最低?
这道题和课文里的「航空旅行问题」同一难度量级 —— 表面像普通找路,真正动手才发现光知道「当前在哪」远远不够。
(当前城市, 当前电量)。电量必须进状态:一条路能不能走、之后还能走多远,都取决于剩余电量。
| 路线 | 总里程 | 最小充电 | 充电时间 | 电费 | 总代价 |
|---|---|---|---|---|---|
| A–C–B | 115 | 15 km | 5 min | 24 元 | 84 元 |
| A–D–B | 120 | 20 km | 20 min | 12 元 | 82 元 |
| A–E–B ✅ | 115 | 15 km | 10 min | 15 元 | 77.5 元 |