请给matlab一个完整的三维A*算法

时间: 2023-06-27 22:00:52 浏览: 49
以下是一个基本的三维A*算法的Matlab代码实现,其中地图使用三维数组表示,0表示可通行的区域,1表示障碍物。 ```matlab function [path, cost] = Astar3D(start, goal, map) % 三维A*算法 % 输入参数: % start: 起点坐标,格式为[x,y,z] % goal: 终点坐标,格式为[x,y,z] % map: 地图,三维数组,0表示可通行的区域,1表示障碍物 % 输出参数: % path: 找到的路径,格式为nx3的矩阵,每行表示路径上的一个点的坐标[x,y,z] % cost: 找到的路径的总代价 % 初始化起点和终点节点 start_node = Node(start, 0, 0, 0, 0, 0, 0); goal_node = Node(goal, 0, 0, 0, 0, 0, 0); % 初始化open列表和close列表 open_list = [start_node]; close_list = []; % 开始搜索 while ~isempty(open_list) % 从open列表中选取f值最小的节点 current_node = open_list(1); for i = 1:length(open_list) if open_list(i).f < current_node.f current_node = open_list(i); end end % 判断是否到达终点 if current_node == goal_node % 生成路径 path = generate_path(current_node); cost = current_node.f; return; end % 将当前节点从open列表中删除,加入close列表中 open_list = open_list([1:end] ~= find(open_list == current_node)); close_list = [close_list, current_node]; % 扩展当前节点的邻居 for i = -1:1 for j = -1:1 for k = -1:1 % 排除当前节点和超出地图范围的节点 if i == 0 && j == 0 && k == 0 continue; end neighbor_pos = current_node.pos + [i,j,k]; if any(neighbor_pos < 1) || any(neighbor_pos > size(map)) continue; end % 排除障碍物 if map(neighbor_pos(1), neighbor_pos(2), neighbor_pos(3)) == 1 continue; end % 计算邻居节点的代价 neighbor_g = current_node.g + sqrt(i^2 + j^2 + k^2); neighbor_h = heuristic(neighbor_pos, goal_node.pos); neighbor_f = neighbor_g + neighbor_h; % 判断邻居节点是否已经在close列表或open列表中,并更新其代价 neighbor_node = Node(neighbor_pos, neighbor_f, neighbor_g, neighbor_h, ... current_node.pos(1), current_node.pos(2), current_node.pos(3)); if any(neighbor_node == close_list) continue; end idx = find(open_list == neighbor_node); if isempty(idx) open_list = [open_list, neighbor_node]; elseif neighbor_node.g < open_list(idx).g open_list(idx) = neighbor_node; end end end end end % 没有找到路径 path = []; cost = inf; end function path = generate_path(node) % 从终点开始回溯路径 path = [node.pos]; while ~isempty(node.parent) node = node.parent; path = [node.pos; path]; end end function h = heuristic(pos1, pos2) % 计算启发函数的值(欧式距离) h = sqrt(sum((pos1 - pos2) .^ 2)); end classdef Node % 节点类,保存节点的坐标和代价信息,及其父节点 properties pos % 坐标 f % 代价f = g + h g % 实际代价 h % 启发函数的值 parent % 父节点 end methods function obj = Node(pos, f, g, h, parent_x, parent_y, parent_z) % 构造函数 obj.pos = pos; obj.f = f; obj.g = g; obj.h = h; obj.parent = []; if nargin == 7 obj.parent = Node([parent_x, parent_y, parent_z], 0, 0, 0, [], [], []); end end function eq = eq(obj1, obj2) % 重载相等运算符 eq = all(obj1.pos == obj2.pos); end end end ``` 使用示例: ```matlab map = zeros(10, 10, 10); % 创建一个10x10x10的地图 map(1:5,6,5) = 1; % 在地图中添加障碍物 start = [1,1,1]; % 设置起点 goal = [10,10,10]; % 设置终点 [path, cost] = Astar3D(start, goal, map); % 进行搜索 disp(path); % 输出路径 disp(cost); % 输出代价 ```

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