使用状态空间方法,用c语言代码实现:已知方格组成的如下环境地图,地图中深颜色的方格是障碍物;某机器人在该方格环境中移动,每一次移动只能移动到相邻的方格,并且不能移动到障碍物位置;它需从初始位置的方格移动到目标位置的方格,请为机器人构造从初始位置(起点)移动到目标位置(终点)的可行路径。

时间: 2024-02-22 20:55:41 浏览: 21
以下是使用状态空间方法实现路径搜索的C语言代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdbool.h> #define ROWS 5 #define COLS 5 int map[ROWS][COLS] = { {0, 0, 0, 1, 1}, {1, 0, 1, 0, 0}, {0, 0, 1, 0, 1}, {1, 0, 0, 0, 1}, {1, 1, 0, 0, 0} }; int start_row = 0; int start_col = 0; int end_row = 4; int end_col = 4; typedef struct { int row; int col; } State; typedef struct { State state; int cost; int heuristic; } Node; int heuristic(State state) { // 计算当前状态到终点的曼哈顿距离 return abs(state.row - end_row) + abs(state.col - end_col); } bool is_goal_state(State state) { return state.row == end_row && state.col == end_col; } bool is_valid_state(State state) { if (state.row < 0 || state.col < 0 || state.row >= ROWS || state.col >= COLS) { // 超出地图范围 return false; } if (map[state.row][state.col] == 1) { // 障碍物 return false; } return true; } int get_successors(State state, State successors[]) { int count = 0; State next_state; // 向上移动 next_state.row = state.row - 1; next_state.col = state.col; if (is_valid_state(next_state)) { successors[count++] = next_state; } // 向下移动 next_state.row = state.row + 1; next_state.col = state.col; if (is_valid_state(next_state)) { successors[count++] = next_state; } // 向左移动 next_state.row = state.row; next_state.col = state.col - 1; if (is_valid_state(next_state)) { successors[count++] = next_state; } // 向右移动 next_state.row = state.row; next_state.col = state.col + 1; if (is_valid_state(next_state)) { successors[count++] = next_state; } return count; } int compare_nodes(const void *a, const void *b) { Node *node_a = (Node *)a; Node *node_b = (Node *)b; return (node_a->cost + node_a->heuristic) - (node_b->cost + node_b->heuristic); } void print_path(Node node) { if (node.state.row == start_row && node.state.col == start_col) { printf("(%d, %d)\n", node.state.row, node.state.col); return; } print_path(node.parent); printf("(%d, %d)\n", node.state.row, node.state.col); } void search() { Node node; node.state.row = start_row; node.state.col = start_col; node.cost = 0; node.heuristic = heuristic(node.state); node.parent = node; Node queue[ROWS * COLS]; int queue_size = 1; queue[0] = node; while (queue_size > 0) { // 从队列中取出代价最小的节点 qsort(queue, queue_size, sizeof(Node), compare_nodes); node = queue[0]; if (is_goal_state(node.state)) { print_path(node); return; } queue_size--; // 扩展当前节点的所有合法子节点 State successors[4]; int num_successors = get_successors(node.state, successors); for (int i = 0; i < num_successors; i++) { Node child; child.state = successors[i]; child.cost = node.cost + 1; child.heuristic = heuristic(child.state); child.parent = node; queue[queue_size++] = child; } } printf("No path found.\n"); } int main() { search(); return 0; } ``` 该代码使用状态空间搜索方法实现了A*算法,从起点开始向四个方向搜索,选择代价最小的节点进行扩展,直到找到终点或者无法继续前进。找到路径后,按照搜索顺序反向输出路径。在每个节点处,计算当前状态到终点的曼哈顿距离作为启发函数,并将代价和启发函数的和作为搜索优先级的依据。

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