毕业论文机器人的优化路径

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1、 毕业设计（论文）题 目： 机器人的优化路径设计 学院(部)： 机电工程学院 专 业： 机电一体化 学生姓名： 黄文杰 学 号： 0950243310 指导教师： 王端义老师 2011 年 11 月 28 日目录第一章、 .对C 语言的初步了解；1. C 语言的概述；2. 程序的灵魂算法；3. 数据类型、运算符与表达式；4. 函数；第二章、 .机器人的优化路径设计；1. 设计前的准备工作实验、计算得出程序所需的数据；2. 机器人优化路径 C 语言程序的设计及详解；第一章、对 C 语言的初步了解；1.C 语言的概述；C 语言是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。

2、它由美国贝尔研究所的D.M.Ritchie 于 1972 年推出。1978 后，C 语言已先后被移植到大、中、小及微型机上。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到 C 语言，适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。2.程序的灵魂算法；1）算法的定义；算 法 （ Algorithm） 是 指 解 题 方 案 的 准 确 而 完 整 的 描述 ， 是 一 系 列 解 决 问 题 的 清 晰 指 令 ， 算 法

3、 代 表 着 用 系 统的 方 法 描 述 解 决 问 题 的 策 略 机 制 。 也 就 是 说 ， 能 够 对 一 定规 范 的 输 入 ， 在 有 限 时 间 内 获 得 所 要 求 的 输 出 。 如 果 一 个算 法 有 缺 陷 ， 或 不 适 合 于 某 个 问 题 ， 执 行 这 个 算 法 将 不 会解 决 这 个 问 题 。 不 同 的 算 法 可 能 用 不 同 的 时 间 、 空 间 或 效率 来 完 成 同 样 的 任 务 。 一 个 算 法 的 优 劣 可 以 用 空 间 复 杂度 与 时 间 复 杂 度 来 衡 量 。2） 算 法 的 分 类 ；算 法 可 大 致

4、分 为 基 本 算 法 、 数 据 结 构 的 算 法 、 数 论与 代 数 算 法 、 计 算 几 何 的 算 法 、 图 论 的 算 法 、 动 态 规 划以 及 数 值 分 析 、 加 密 算 法 、 排 序 算 法 、 检 索 算 法 、 随 机化 算 法 、 并 行 算 法 。 算 法 可 以 宏 泛 的 分 为 三 类 ： 有 限 的 ， 确 定 性 算 法 这 类 算 法 在 有 限 的 一 段 时 间 内终 止 。 他 们 可 能 要 花 很 长 时 间 来 执 行 指 定 的 任 务 ， 但 仍 将在 一 定 的 时 间 内 终 止 。 这 类 算 法 得 出 的 结 果 常

5、 取 决 于 输 入值 。 有 限 的 ， 非 确 定 算 法 这 类 算 法 在 有 限 的 时 间 内 终 止 。然 而 ， 对 于 一 个 （ 或 一 些 ） 给 定 的 数 值 ， 算 法 的 结 果 并 不是 唯 一 的 或 确 定 的 。 无 限 的 算 法 是 那 些 由 于 没 有 定 义 终 止 定 义 条 件 ， 或定 义 的 条 件 无 法 由 输 入 的 数 据 满 足 而 不 终 止 运 行 的 算 法 。通 常 ， 无 限 算 法 的 产 生 是 由 于 未 能 确 定 的 定 义 终 止 条 件 。3） 算 法 的 表 现 形 式 ；描 述 算 法 的 方 法 有

6、 多 种 ， 常 用 的 有 自 然 语 言 、 结 构 化 流程 图 、 伪 代 码 和 PAD 图 等 ， 其 中 最 普 遍 的 是 流 程 图 。4） 算 法 设 计 与 分 析 的 基 本 方 法1 递 推 法递 推 算 法 是 一 种 用 若 干 步 可 重 复 的 简 运 算 （ 规 律 ） 来描 述 复 杂 问 题 的 方 法 . 递 推 是 序 列 计 算 机 中 的 一 种 常 用 算 法 。 它 是 按 照 一 定的 规 律 来 计 算 序 列 中 的 每 个 项 ， 通 常 是 通 过 计 算 机 前 面 的一 些 项 来 得 出 序 列 中 的 指 定 象 的 值 。

7、 其 思 想 是 把 一 个 复 杂的 庞 大 的 计 算 过 程 转 化 为 简 单 过 程 的 多 次 重 复 ， 该 算 法 利用 了 计 算 机 速 度 快 和 不 知 疲 倦 的 机 器 特 点 。 2.递 归 法程 序 调 用 自 身 的 编 程 技 巧 称 为 递 归 （ recursion） 。 一 个 过 程 或 函 数 在 其 定 义 或 说 明 中 有 直 接 或 间 接 调 用 自 身的 一 种 方 法 ， 它 通 常 把 一 个 大 型 复 杂 的 问 题 层 层 转 化 为 一个 与 原 问 题 相 似 的 规 模 较 小 的 问 题 来 求 解 ， 递 归 策 略

8、 只 需少 量 的 程 序 就 可 描 述 出 解 题 过 程 所 需 要 的 多 次 重 复 计 算 ，大 大 地 减 少 了 程 序 的 代 码 量 。 递 归 的 能 力 在 于 用 有 限 的语 句 来 定 义 对 象 的 无 限 集 合 。 一 般 来 说 ， 递 归 需 要 有 边 界条 件 、 递 归 前 进 段 和 递 归 返 回 段 。 当 边 界 条 件 不 满 足 时 ，递 归 前 进 ； 当 边 界 条 件 满 足 时 ， 递 归 返 回 。 注 意 ： (1) 递 归 就 是 在 过 程 或 函 数 里 调 用 自 身 ; (2) 在 使 用 递归 策 略 时 ， 必

9、 须 有 一 个 明 确 的 递 归 结 束 条 件 ， 称 为 递 归 出口 。 3.穷 举 法穷 举 法 ， 或 称 为 暴 力 破 解 法 ， 是 一 种 针 对 于 密 码 的 破译 方 法 ， 即 将 密 码 进 行 逐 个 推 算 直 到 找 出 真 正 的 密 码 为 止 。例 如 一 个 已 知 是 四 位 并 且 全 部 由 数 字 组 成 的 密 码 ， 其 可能 共 有 10000 种 组 合 ， 因 此 最 多 尝 试 10000 次 就 能 找 到正 确 的 密 码 。 理 论 上 利 用 这 种 方 法 可 以 破 解 任 何 一 种 密 码 ，问 题 只 在 于

10、如 何 缩 短 试 误 时 间 。 因 此 有 些 人 运 用 计 算 机来 增 加 效 率 ， 有 些 人 辅 以 字 典 来 缩 小 密 码 组 合 的 范 围 。 4.贪 心 算 法贪 婪 算 法 是 一 种 对 某 些 求 最 优 解 问 题 的 更 简 单 、 更 迅速 的 设 计 技 术 。 用 贪 婪 法 设 计 算 法 的 特 点 是 一 步 一 步 地 进行 ， 常 以 当 前 情 况 为 基 础 根 据 某 个 优 化 测 度 作 最 优 选 择 ，而 不 考 虑 各 种 可 能 的 整 体 情 况 ， 它 省 去 了 为 找 最 优 解 要 穷尽 所 有 可 能 而 必

11、须 耗 费 的 大 量 时 间 ， 它 采 用 自 顶 向 下 ,以迭 代 的 方 法 做 出 相 继 的 贪 心 选 择 ,每 做 一 次 贪 心 选 择 就 将所 求 问 题 简 化 为 一 个 规 模 更 小 的 子 问 题 , 通 过 每 一 步 贪心 选 择 ,可 得 到 问 题 的 一 个 最 优 解 ， 虽 然 每 一 步 上 都 要 保证 能 获 得 局 部 最 优 解 ， 但 由 此 产 生 的 全 局 解 有 时 不 一 定 是最 优 的 ， 所 以 贪 婪 法 不 要 回 溯 。 贪 婪 算 法 是 一 种 改 进了 的 分 级 处 理 方 法 。 其 核 心 是 根 据

12、 题 意 选 取 一 种 量 度 标 准 。然 后 将 这 多 个 输 入 排 成 这 种 量 度 标 准 所 要 求 的 顺 序 ， 按 这种 顺 序 一 次 输 入 一 个 量 。 如 果 这 个 输 入 和 当 前 已 构 成 在 这种 量 度 意 义 下 的 部 分 最 佳 解 加 在 一 起 不 能 产 生 一 个 可 行 解 ，则 不 把 此 输 入 加 到 这 部 分 解 中 。 这 种 能 够 得 到 某 种 量 度 意义 下 最 优 解 的 分 级 处 理 方 法 称 为 贪 婪 算 法 。 对 于 一 个给 定 的 问 题 ， 往 往 可 能 有 好 几 种 量 度 标 准

13、 。 初 看 起 来 ， 这些 量 度 标 准 似 乎 都 是 可 取 的 ， 但 实 际 上 ， 用 其 中 的 大 多 数量 度 标 准 作 贪 婪 处 理 所 得 到 该 量 度 意 义 下 的 最 优 解 并 不 是问 题 的 最 优 解 ， 而 是 次 优 解 。 因 此 ， 选 择 能 产 生 问 题 最 优解 的 最 优 量 度 标 准 是 使 用 贪 婪 算 法 的 核 心 。 一 般 情 况下 ， 要 选 出 最 优 量 度 标 准 并 不 是 一 件 容 易 的 事 ， 但 对 某 问题 能 选 择 出 最 优 量 度 标 准 后 ， 用 贪 婪 算 法 求 解 则 特 别

14、 有 效 。最 优 解 可 以 通 过 一 系 列 局 部 最 优 的 选 择 即 贪 婪 选 择 来 达 到 ,根据 当 前 状 态 做 出 在 当 前 看 来 是 最 好 的 选 择 ， 即 局 部 最 优 解选 择 ， 然 后 再 去 解 做 出 这 个 选 择 后 产 生 的 相 应 的 子 问 题 。每 做 一 次 贪 婪 选 择 就 将 所 求 问 题 简 化 为 一 个 规 模 更 小 的 子问 题 ， 最 终 可 得 到 问 题 的 一 个 整 体 最 优 解 。 5.分 治 法分 治 法 是 把 一 个 复 杂 的 问 题 分 成 两 个 或 更 多 的 相 同 或相 似 的

15、 子 问 题 ， 再 把 子 问 题 分 成 更 小 的 子 问 题 直 到最 后 子 问 题 可 以 简 单 的 直 接 求 解 ， 原 问 题 的 解 即 子 问 题 的解 的 合 并 。 分 治 法 所 能 解 决 的 问 题 一 般 具 有 以 下 几 个 特 征 ： (1) 该 问 题 的 规 模 缩 小 到 一 定 的 程 度 就 可 以 容 易 地 解决 ；(2) 该 问 题 可 以 分 解 为 若 干 个 规 模 较 小 的 相 同 问 题 ，即 该 问 题 具 有 最 优 子 结 构 性 质 ；(3) 利 用 该 问 题 分 解 出 的 子 问 题 的 解 可 以 合 并 为 该 问题 的 解 ； (4) 该 问 题 所 分 解 出 的 各 个 子 问 题 是 相 互 独 立 的 ， 即 子问 题 之 间 不 包 含 公 共 的 子 子 问 题 。 6.动 态 规 划 法动 态 规 划 是 一 种 在 数 学 和 计 算 机 科 学 中 使 用 的 ， 用 于求 解 包 含 重 叠 子 问 题 的 最 优 化 问 题 的 方 法 。 其 基 本 思 想 是 ，将 原 问 题