A_star_Art_Class.rar_Astar算法_astar_a-star_classA_迷宫问题程序设计资源-CSDN文库

共2个文件

h：1个

cpp：1个

版权申诉

86 浏览量 2022-09-22 20:37:06 上传评论收藏 3KB RAR 举报

A* (A-star) 算法是一种在图形搜索中广泛应用的启发式搜索算法，用于找到从起点到目标点的最短路径。它结合了Dijkstra算法的最优性保证和 Greedy最佳优先搜索的效率，通过估计从起点到目标的最终成本来指导搜索。在迷宫问题中，A* 算法特别有效，因为它能够快速找到从起点到终点的最短路径，避免了盲目探索所有可能的路径。在这个压缩包中，包含的文件 "PathFinder.cpp" 和 "PathFinder.h" 可能是实现A* 算法的核心代码。让我们详细探讨一下A* 算法的组成部分和其工作原理。 1. **核心概念**： - **状态空间**：迷宫可以被视为一个图，其中每个节点代表一个位置，边表示相邻的位置。A* 算法在这个状态空间中寻找路径。 - **启发式函数**（h(n)）：这是A* 算法的关键，它估算从当前节点n到目标节点的代价。常用的启发式函数有曼哈顿距离或欧几里得距离。 - **F值**（F(n)）：每个节点有一个F值，计算为g(n) + h(n)，其中g(n)是从起点到当前节点的实际代价，h(n)是启发式估计的代价。 - **开放列表**与**关闭列表**：开放列表存放待评估的节点，关闭列表存放已评估过的节点。 2. **算法步骤**： - 初始化：将起点加入开放列表，g(start)设为0，h(start)设为启发式估计值，F(start) = g(start) + h(start)。 - 搜索：每次从开放列表中选择F值最小的节点进行扩展，将其移入关闭列表。 - 更新邻居：检查当前节点的所有邻居，如果邻居不在关闭列表中，计算其g值和F值，并根据当前路径更新它们。如果邻居已经在开放列表中，但新路径更优，则更新其g值和F值。 - 终止条件：当目标节点被找到或者开放列表为空时，算法结束。找到目标则返回路径，列表为空则表示无解。 3. **数据结构优化**： - 使用优先队列（如二叉堆）存储开放列表，可以快速找到F值最小的节点。 - 为了高效地查找和更新节点，通常会使用字典或哈希表来存储节点信息。 4. **C++ 实现**： - "PathFinder.cpp" 可能包含了A* 算法的主要实现，包括定义节点类、启发式函数、路径搜索函数等。 - "PathFinder.h" 可能包含了相关的类定义和函数声明，供其他模块调用。 5. **应用和扩展**： - A* 算法不仅限于迷宫问题，还可以应用于路径规划、游戏AI、网络路由等领域。 - 考虑到实际性能，可以对算法进行优化，如采用A* 的变种如IDA* 或其他启发式策略。理解并掌握A* 算法及其在C++中的实现，对于解决类似迷宫问题的路径搜索任务至关重要。通过对"PathFinder.cpp" 和 "PathFinder.h" 的详细分析和调试，我们可以深入了解其内部工作机制，并可能进一步改进算法以适应不同的问题场景。

资源详情

资源评论

资源推荐

收起资源包目录

A_star_Art_Class.rar （2个子文件）

PathFinder.h 2KB

PathFinder.cpp 6KB

//PathFinder.cpp #include "stdafx.h" #include "PathFinder.h" //构造函数 CPathFinder::CPathFinder() { m_pOpen = m_pClosed = NULL; m_pStack = NULL; } //析构函数 CPathFinder::~CPathFinder() { ClearNodes(); } //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //清除节点 void CPathFinder::ClearNodes() { _asNode *temp = NULL, *temp2 = NULL; if (m_pOpen) { while (m_pOpen) { temp = m_pOpen->next; delete m_pOpen; m_pOpen = temp; } } if (m_pClosed) { while (m_pClosed) { temp = m_pClosed->next; delete m_pClosed; m_pClosed = temp; } } } //////////////////////////////////////////////////////////////////// // 功能：搜寻最优路径 // 参数：sx－起点的x坐标 // sy－起点的y坐标 // dx－终点的x坐标 // dy－终点的y坐标 bool CPathFinder::GeneratePath(int sx, int sy, int dx, int dy) { ClearNodes(); m_iSX = sx; m_iSY = sy; m_iDX = dx; m_iDY = dy; m_iDNum = Coord2Num(dx,dy); _asNode *temp = new _asNode(sx, sy); _asNode *best; temp->g = 0; temp->h = (dx-sx)*(dx-sx) + (dy-sy)*(dy-sy); temp->f = temp->g + temp->h; temp->number = Coord2Num(sx, sy); m_pOpen = temp; while (true) { if (!(best = GetBest())) return false; if (best->number == m_iDNum) break; CreateChildren(best); }; m_pBest = best; return true; } //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 寻找最好的节点 _asNode *CPathFinder::GetBest() { if (!m_pOpen) return NULL; _asNode *temp = m_pOpen, *temp2 = m_pClosed; m_pOpen = temp->next; if (temp2) { m_pClosed = temp; m_pClosed->next = temp2; } else { m_pClosed = temp; m_pClosed->next = NULL; } return temp; } //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 生成候选节点 void CPathFinder::CreateChildren(_asNode *node) { int x = node->x, y = node->y; for (int i=-1;i<2;i++) { for (int j=-1;j<2;j++) { if (i == 0 && j == 0 || !udValid(x+i, y+j, m_pCBData)) continue; LinkChild(node, x+i, y+j); } } } /////////////////////////////////////////////////////////////////// // 连接子节点 // 参数：node－要处理的节点 // x－x坐标 // y－y坐标 void CPathFinder::LinkChild(_asNode *node, int x, int y) { int g = node->g + udCost(x,y,m_pCBData); int num = Coord2Num(x,y); _asNode *check = NULL; if (check = CheckList(m_pOpen, num)) { node->children[node->numchildren++] = check; // 发现更好的路径，更新 if (g < check->g) { check->parent = node; check->g = g; check->f = g + check->h; } } else if (check = CheckList(m_pClosed, num)) { node->children[node->numchildren++] = check; if (g < check->g) { check->parent = node; check->g = g; check->f = g + check->h; UpdateParents(check); } } else { _asNode *newnode = new _asNode(x,y); newnode->parent = node; newnode->g = g; newnode->h = (x-m_iDX)*(x-m_iDX) + (y-m_iDY)*(y-m_iDY); newnode->f = newnode->g + newnode->h; newnode->number = Coord2Num(x,y); AddToOpen(newnode); node->children[node->numchildren++] = newnode; } } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 在链表中搜索 // 参数：node：链表头节点 // num：要搜索的数 _asNode *CPathFinder::CheckList(_asNode *node, int num) { while (node) { if (node->number == num) return node; node = node->next; } return NULL; } ////////////////////////////////////////////////////////////////// // 在OPEN表中增加节点，并根据f值重新排序 // 参数：addnode－待增加的节点 void CPathFinder::AddToOpen(_asNode *addnode) { _asNode *node = m_pOpen; _asNode *prev = NULL; if (!m_pOpen) { m_pOpen = addnode; return; } while(node) { if (addnode->f > node->f) { prev = node; node = node->next; } else { if (prev) { prev->next = addnode; addnode->next = node; } else { _asNode *temp = m_pOpen; m_pOpen = addnode; m_pOpen->next = temp; } return; } } prev->next = addnode; } ////////////////////////////////////////////////////////////////// // 更新双亲节点 // 参数：node－待更新的节点 void CPathFinder::UpdateParents(_asNode *node) { int g = node->g, c = node->numchildren; _asNode *kid = NULL; for (int i=0;i<c;i++) { kid = node->children[i]; if (g+1 < kid->g) { kid->g = g+1; kid->f = kid->g + kid->h; kid->parent = node; Push(kid); } } _asNode *parent; while (m_pStack) { parent = Pop(); c = parent->numchildren; for (int i=0;i<c;i++) { kid = parent->children[i]; if (parent->g+1 < kid->g) { kid->g = parent->g + udCost(kid->x, kid->y,m_pCBData); kid->f = kid->g + kid->h; kid->parent = parent; Push(kid); } } } } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 入栈 void CPathFinder::Push(_asNode *node) { if (!m_pStack) { m_pStack = new _asStack; m_pStack->data = node; m_pStack->next = NULL; } else { _asStack *temp = new _asStack; temp->data = node; temp->next = m_pStack; m_pStack = temp; } } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 出栈 _asNode *CPathFinder::Pop() { _asNode *data = m_pStack->data; _asStack *temp = m_pStack; m_pStack = temp->next; delete temp; return data; }