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A*寻路算法(曼哈顿距离)

时间:2015-06-08 01:04:31      阅读:4966      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:a算法   a星算法   寻路算法   js   javascript   

前一些天,在群有人问到A*算法的问题。之前我已经有实现过,并将之放到github上(https://github.com/XJM2013/A_Star);有兴趣的可以下载下来看看。

这里上传了一个相当好的A*算法演示程序,大家可以下载下来看看效果:http://download.csdn.net/detail/a374826954/8781185

下面描述是摘自清华大学出版社《人工智能》一书:

评价函数的形式如下:

f(n) = g(n) + h(n)

其中,n是被评价的结点。

g*(n):表示从初始结点s到结点n的最短的耗散值;

h*(n):表示从结点n到目标结点g的最短的耗散值;

f*(n)=g*(n)+h*(n):表示从结点s经过结点n到目标结点g的最短路径的耗散值。

而f(n)、g(n)和h(n)则分别表示是对f*(n)、g*(n)和h*(n)3个函数值的估计值,的一种预测。A算法就是利用这种预测,来达到搜索的目的。

当在算法A的评价函数中,使用的启发函数h(n)是处于h*(n)的下界范围,即满足h(n)≤h*(n)时,则把这个算法称为算法A*。

需要说明的是,程序由于增加了一些调试信息,稍微会比实际慢一些。

下面看一下程序演示界面:

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白格子表示通路,黑格子表示阻挡。

这里的黑格子是随机生成,在收下代码产生:

(function(){
	map.init(0.3);
	map.createUI();
})();

随机数为0.3,当设置为0时,则全部都是通路。

说说3个按钮:

“设置阻挡”:按下这个按钮后可以通过鼠标左键自定义阻挡区域,方便测试。

“closed”:显示已经被扩展并放到closed表的节点信息。显示信息以C:开头;显示4个数据分别是f,g,h和扩展索引;需要注意的是扩展索引不一定是连续的,因为同一个节点可能被多次扩展。

“open”:显示剩余剩余的open表节点信息。显示信息以O:开头;显示3个数据分别是f,g和h。


其实一些人搞不懂A*算法,主要是搞不懂f,g,h是怎样取值的。

下面举个例子:

从广州到北京(最好打开百度地图对比着看,以下距离不等于实际城市间的距离)

换言之,广州就是起始点,北京就是目标点。

广州到广州的距离是0,也就是g=0;广州到北京的直线距离是5000,也就是h=5000。f=g+h,f=5000。

将广州放进open表,扩展广州这个节点,并将广州从open表删除,放进closed表;得到重庆和上海。


广州到重庆的距离是2500,也就是重庆这个节点的g=2500;重庆到北京的直线距离是4500,也就是h=4500;f=7000。

将重庆放进open表。

广州到上海的距离是3000,也就是上海这个节点的g=3000;上海到北京的直线距离是3000,也就是h=3000;f=6000。

将上海放进open表;由于上海的f小于重庆的f,在open表中上海节点在重庆节点前面。


扩展上海这个节点,发现找到了北京,于是搜索结束。最后的路径就是广州-上海-北京。

本程序的核心代码是:

search : function(){
    	while(1){
    		if (map.openTable.length == 0){
	    		break;
	    	}
            var _fMinNode = map.openTable.shift();
            if (_fMinNode.place == 2){
            	continue;
            }
            
            map.searchAround(_fMinNode);
            _fMinNode.index = globalIndex;
            globalIndex++;
            _fMinNode.place = 2;
			closedTable.push(_fMinNode);
            if (map.endNode == _fMinNode){
            	break;
            }
        }
    },
    
    searchAround : function(node){
        var nodeX;
        var nodeY;

        for (var x = -1; x <= 1; x++) 
        {
            nodeX = node.x + x;
            for (var y = -1, mapNode, _obj, tmpNode; y <= 1; y++) 
            {
                nodeY = node.y + y;
                //剔除本身
                if (x === 0 && y === 0) continue;
                if (nodeX >= 0 && nodeY >= 0 && nodeX < map.gridWidth && nodeY < map.gridHeight) 
                {
                    mapNode = map.data[nodeX][nodeY];
                    if (mapNode.isRoadBlock){
                    	continue;
                    }
					_obj = map.getFGH(node, mapNode);
					do
					{
						if (mapNode.place == 2){
							if (_obj.G >= mapNode.obj.G){
								break;
							}
						}
						else if (mapNode.place == 1){
							// 单调限制
							if (mapNode.obj.G <= _obj.G){
								continue;
							}
						}
                        
                        mapNode.obj = _obj;
                        mapNode.front = node;
                        mapNode.place = 1;
                        map.insertOpenTable(mapNode);
					}while(0)
                };
            };
        };
    },

工作流程就是循环顺序遍历open表(根据f值进行排序),扩展读取出来的节点,直到找到目标点。

其中getFGH就是计算该节点的f,g,h信息。

你可以看到代码里面有写着// 单调限制的注释;再举同一个例子说明一下。

广州还扩展出一个节点:武汉。

武汉的f=5900,g=2400,h=3500。这时候是先扩展武汉,于是又找到了上海。

武汉到上海的距离是1900。这时候经过武汉到上海的节点信息是g=2400+1900=4300,h是不变的也是3000。

上海节点mapNode之前保存的g=3000,现在算出经过武汉到上海的距离是g=4300。因此经过武汉到上海比直接到上海的距离远,因此不将f,g,h替换放到open表。

这就是单调限制。

下面是本篇文章代码及演示程序的效果图:

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A*算法的不足:

当目标点是位于死路区域,则A*算法会遍历整个地图。这明显是低效率的。

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A*寻路算法(曼哈顿距离)

标签:a算法   a星算法   寻路算法   js   javascript   

原文地址:http://blog.csdn.net/yitouhan/article/details/46399877

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