pygame实现A*算法与DWA算法结合

时间: 2023-07-10 11:35:44 浏览: 121
以下是使用Pygame实现A*算法与DWA算法结合的路径规划的示例代码: ```python import pygame import math import random # 定义地图和机器人模型 WIDTH = 800 HEIGHT = 600 ROBOT_SIZE = 20 ROBOT_SPEED = 2 ROBOT_MAX_SPEED = 5 ROBOT_MAX_ROTATION = math.pi / 4 GOAL_RADIUS = 10 OBSTACLES = [(200, 200, 100, 50), (500, 400, 50, 100)] # 定义颜色 WHITE = (255, 255, 255) BLACK = (0, 0, 0) RED = (255, 0, 0) GREEN = (0, 255, 0) BLUE = (0, 0, 255) # 实现A*算法 class Node: def __init__(self, x, y, parent=None): self.x = x self.y = y self.parent = parent self.g = 0 self.h = 0 self.f = 0 def __eq__(self, other): return self.x == other.x and self.y == other.y def get_distance(node1, node2): return math.sqrt((node1.x - node2.x) ** 2 + (node1.y - node2.y) ** 2) def get_path(node): path = [(node.x, node.y)] while node.parent: node = node.parent path.append((node.x, node.y)) return path[::-1] def astar(start, goal): open_list = [start] closed_list = [] while open_list: current = min(open_list, key=lambda node: node.f) if current == goal: return get_path(current) open_list.remove(current) closed_list.append(current) for neighbor in get_neighbors(current): if neighbor in closed_list: continue new_g = current.g + get_distance(current, neighbor) if neighbor not in open_list: open_list.append(neighbor) elif new_g >= neighbor.g: continue neighbor.g = new_g neighbor.h = get_distance(neighbor, goal) neighbor.f = neighbor.g + neighbor.h neighbor.parent = current return None def get_neighbors(node): neighbors = [] for dx in [-1, 0, 1]: for dy in [-1, 0, 1]: if dx == 0 and dy == 0: continue x = node.x + dx y = node.y + dy if x < 0 or x >= WIDTH or y < 0 or y >= HEIGHT: continue if collides_with_obstacle(x, y): continue neighbors.append(Node(x, y)) return neighbors def collides_with_obstacle(x, y): for obstacle in OBSTACLES: if x < obstacle[0] or x > obstacle[0] + obstacle[2]: continue if y < obstacle[1] or y > obstacle[1] + obstacle[3]: continue return True return False # 实现DWA算法 class Robot: def __init__(self, x, y): self.x = x self.y = y self.vx = 0 self.vy = 0 self.rotation = 0 def update(self, path): goal = Node(path[0][0], path[0][1]) distance = get_distance(Node(self.x, self.y), goal) if distance < GOAL_RADIUS: path.pop(0) if not path: return speed, rotation = dwa(self, goal) self.vx = speed * math.cos(self.rotation) self.vy = speed * math.sin(self.rotation) self.rotation += rotation if self.vx > ROBOT_MAX_SPEED: self.vx = ROBOT_MAX_SPEED elif self.vx < -ROBOT_MAX_SPEED: self.vx = -ROBOT_MAX_SPEED if self.rotation > ROBOT_MAX_ROTATION: self.rotation = ROBOT_MAX_ROTATION elif self.rotation < -ROBOT_MAX_ROTATION: self.rotation = -ROBOT_MAX_ROTATION self.x += self.vx self.y += self.vy def draw(self, screen): pygame.draw.circle(screen, BLUE, (int(self.x), int(self.y)), ROBOT_SIZE) def dwa(robot, goal): # 随机生成速度和角速度 v = random.uniform(0, ROBOT_MAX_SPEED) w = random.uniform(-ROBOT_MAX_ROTATION, ROBOT_MAX_ROTATION) # 计算代价函数 cost = 0 for i in range(10): x = robot.x + robot.vx * i y = robot.y + robot.vy * i theta = robot.rotation + w * i cost += get_distance(Node(x, y), goal) cost /= 10 return v, w # 初始化Pygame pygame.init() screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT)) pygame.display.set_caption("Path Planning with A* and DWA") # 创建机器人和目标 robot = Robot(100, 100) goal = Node(700, 500) # 计算路径 path = astar(Node(robot.x, robot.y), goal) # 游戏循环 clock = pygame.time.Clock() running = True while running: clock.tick(60) # 处理事件 for event in pygame.event.get(): if event.type == pygame.QUIT: running = False # 更新机器人位置和朝向 robot.update(path) # 绘制屏幕 screen.fill(WHITE) # 绘制障碍物 for obstacle in OBSTACLES: pygame.draw.rect(screen, BLACK, obstacle) # 绘制机器人和目标 robot.draw(screen) pygame.draw.circle(screen, RED, (goal.x, goal.y), GOAL_RADIUS) # 绘制路径 if path: pygame.draw.lines(screen, GREEN, False, path) pygame.display.flip() # 退出Pygame pygame.quit() ``` 在此示例中,我们首先定义了地图和机器人模型的参数。障碍物用一个列表来表示,每个障碍物是一个元组,包含障碍物的左上角坐标、宽度和高度。机器人用一个类来表示,包含位置、速度、朝向等信息。我们还定义了A*算法和DWA算法的实现,以及用于绘制屏幕的Pygame代码。在游戏循环中,我们首先计算路径,然后在每个帧中更新机器人位置和朝向,绘制障碍物、机器人、目标和路径,最后更新屏幕。
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