用python实现a*算法

时间: 2023-11-14 20:07:40 浏览: 108
以下是使用Python实现A*算法的示例代码: ```python import heapq def astar(start, goal, graph): """ :param start: 起点 :param goal: 终点 :param graph: 地图上的节点和边 :return: 找到的路径和路径长度 """ # open_list中的每个元素都是一个元组,包括f值,g值和节点坐标 open_list = [(0, 0, start)] # closed_list中存储已经遍历过的节点 closed_list = set() # g值存储从起点到目前节点的距离 g = {start: 0} # f值存储从起点到终点通过当前节点的总距离 f = {start: heuristic(start, goal)} while len(open_list) > 0: # 从open_list中找到f值最小的节点 current = heapq.heappop(open_list)[2] # 如果当前节点是终点,则返回路径和路径长度 if current == goal: path = [current] while current in graph: current = graph[current] path.append(current) path.reverse() return path, f[goal] # 将当前节点加入closed_list closed_list.add(current) # 遍历当前节点的所有邻居节点 for neighbor in graph[current]: # 如果邻居节点已经在closed_list中,则跳过 if neighbor in closed_list: continue # 计算从起点到邻居节点的距离 tentative_g = g[current] + heuristic(current, neighbor) # 如果邻居节点不在open_list中,则加入open_list if neighbor not in [i[2] for i in open_list]: heapq.heappush(open_list, (tentative_g + heuristic(neighbor, goal), tentative_g, neighbor)) # 如果邻居节点已经在open_list中,则更新其g值和f值 elif tentative_g < g[neighbor]: open_list.remove((f[neighbor], g[neighbor], neighbor)) heapq.heappush(open_list, (tentative_g + heuristic(neighbor, goal), tentative_g, neighbor)) # 更新邻居节点的g值和f值 g[neighbor] = tentative_g f[neighbor] = tentative_g + heuristic(neighbor, goal) # 如果找不到路径,则返回None return None, None def heuristic(node1, node2): """ :param node1: 节点1的坐标 :param node2: 节点2的坐标 :return: 两个节点之间的距离 """ return abs(node1[0] - node2[0]) + abs(node1[1] - node2[1]) if __name__ == '__main__': graph = { (0, 0): [(0, 1), (1, 0)], (0, 1): [(0, 0), (0, 2), (1, 1)], (0, 2): [(0, 1), (1, 2)], (1, 0): [(0, 0), (2, 0), (1, 1)], (1, 1): [(1, 0), (0, 1), (2, 1), (1, 2)], (1, 2): [(1, 1), (0, 2), (2, 2)], (2, 0): [(1, 0), (2, 1)], (2, 1): [(2, 0), (1, 1), (2, 2)], (2, 2): [(2, 1), (1, 2)] } start = (0, 0) goal = (2, 2) path, length = astar(start, goal, graph) print("Path:", path) print("Length:", length) ``` 在这个示例中,我们从起点(0,0)到终点(2,2)的路径通过A*算法进行搜索。我们的地图是一个3x3的网格,其中每个节点都有一些相邻节点。我们使用字典来表示节点和它的相邻节点。在实现中,我们使用了Python中的堆(heapq)数据结构来帮助我们查找f值最小的节点。最后,我们返回找到的路径和路径长度。

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