帮我写个A*搜索算法java代码

时间: 2023-09-06 21:13:49 浏览: 55
### 回答1: 好的,以下是A*搜索算法的Java代码: ``` import java.util.*; public class AStar { static class Node { int x; int y; int f; int g; int h; Node parent; Node(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } } public static List<Node> findPath(int[][] map, int startX, int startY, int endX, int endY) { List<Node> openList = new ArrayList<>(); List<Node> closeList = new ArrayList<>(); Node startNode = new Node(startX, startY); Node endNode = new Node(endX, endY); openList.add(startNode); while (openList.size() > 0) { Node curNode = openList.get(0); for (int i = 1; i < openList.size(); i++) { if (openList.get(i).f < curNode.f) { curNode = openList.get(i); } } openList.remove(curNode); closeList.add(curNode); if (curNode.x == endX && curNode.y == endY) { return traceBackPath(curNode); } List<Node> neighbors = getNeighbors(curNode, map, endNode); for (Node neighbor : neighbors) { if (closeList.contains(neighbor)) { continue; } int g = curNode.g + 1; int h = getHeuristic(neighbor, endNode); int f = g + h; if (!openList.contains(neighbor) || f < neighbor.f) { neighbor.f = f; neighbor.g = g; neighbor.h = h; neighbor.parent = curNode; if (!openList.contains(neighbor)) { openList.add(neighbor); } } } } return null; } private static List<Node> traceBackPath(Node node) { List<Node> path = new ArrayList<>(); while (node != null) { path.add(0, node); node = node.parent; } return path; } private static int getHeuristic(Node curNode, Node endNode) { int dx = Math.abs(curNode.x - endNode.x); int dy = Math.abs(curNode.y - endNode.y); return dx + dy; } private static List<Node> getNeighbors(Node curNode, int[][] map, Node endNode) { List<Node> neighbors = new ArrayList<>(); int x = curNode.x; int y = curNode.y; if (x > 0 && map[x - 1][y] == 0) { ### 回答2: A*搜索算法是一种常用的启发式搜索算法,用于求解路径规划问题。它基于广度优先搜索算法,并给每个搜索节点增加一个启发式估价函数,通过估价函数来评估当前节点到目标节点的代价。 以下是一个简单的A*搜索算法的Java代码示例: ```java import java.util.*; class Node { int x; // 节点的x坐标 int y; // 节点的y坐标 int g; // 从初始节点到当前节点的实际代价 int h; // 从当前节点到目标节点的估计代价 int f; // g和h的和,表示当前节点的总代价 Node parent; // 当前节点的父节点 public Node(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } } public class AStarSearch { private static final int[][] GRID = { // 地图数据,0表示可通行,1表示障碍物 {0, 0, 0, 0, 0}, {0, 1, 1, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 1, 1, 0}, {0, 0, 0, 0, 0} }; private static final int[][] DIRECTIONS = { // 移动方向 {-1, 0}, // 上 {1, 0}, // 下 {0, -1}, // 左 {0, 1} // 右 }; private static int heuristic(Node current, Node goal) { // 启发式函数,这里使用曼哈顿距离 return Math.abs(current.x - goal.x) + Math.abs(current.y - goal.y); } private static List<Node> getNeighbors(Node current) { // 获得当前节点的邻居节点 List<Node> neighbors = new ArrayList<>(); for (int[] direction : DIRECTIONS) { int newX = current.x + direction[0]; int newY = current.y + direction[1]; if (newX < 0 || newX >= GRID.length || newY < 0 || newY >= GRID[0].length) { continue; // 忽略越界的邻居节点 } if (GRID[newX][newY] == 0) { // 只考虑可通行的邻居节点 Node neighbor = new Node(newX, newY); neighbors.add(neighbor); } } return neighbors; } private static List<Node> reconstructPath(Node goal) { // 从目标节点回溯路径 List<Node> path = new ArrayList<>(); Node current = goal; while (current != null) { path.add(current); current = current.parent; } Collections.reverse(path); return path; } public static List<Node> findPath(Node start, Node goal) { PriorityQueue<Node> openNodes = new PriorityQueue<>((n1, n2) -> n1.f - n2.f); Set<Node> closedNodes = new HashSet<>(); start.g = 0; start.h = heuristic(start, goal); start.f = start.g + start.h; openNodes.add(start); while (!openNodes.isEmpty()) { Node current = openNodes.poll(); if (current.equals(goal)) { return reconstructPath(current); } closedNodes.add(current); List<Node> neighbors = getNeighbors(current); for (Node neighbor : neighbors) { if (closedNodes.contains(neighbor)) { continue; } int tentativeG = current.g + 1; boolean isNewPath = false; if (!openNodes.contains(neighbor)) { isNewPath = true; neighbor.h = heuristic(neighbor, goal); openNodes.add(neighbor); } else if (tentativeG < neighbor.g) { isNewPath = true; } if (isNewPath) { neighbor.g = tentativeG; neighbor.f = neighbor.g + neighbor.h; neighbor.parent = current; } } } return null; // 未找到路径 } public static void main(String[] args) { Node start = new Node(0, 0); Node goal = new Node(4, 4); List<Node> path = findPath(start, goal); if (path != null) { for (Node node : path) { System.out.println("[" + node.x + ", " + node.y + "]"); } } else { System.out.println("未找到路径"); } } } ``` 这段代码实现了一个简单的A*搜索算法,用于在一个5x5的网格地图中寻找从起始节点(0, 0)到目标节点(4, 4)的最短路径。其中,地图数据存储在一个二维数组中,0表示可通行,1表示障碍物。A*搜索算法会根据地图数据和启发式函数,通过优先队列进行搜索,最终返回找到的最短路径。如果未找到路径,则返回null。 ### 回答3: A*搜索算法是一种常用于图的最短路径搜索的算法,它基于贪心思想,在综合考虑了顶点之间的距离和启发式函数的值后,选择最有可能导致最短路径的点进行搜索。以下是一个简单实现A*搜索算法的Java代码: ```java import java.util.*; class Node implements Comparable<Node> { int x; // 顶点的横坐标 int y; // 顶点的纵坐标 int g; // 从起点到当前顶点的代价 int h; // 从当前顶点到目标顶点的预估代价 int f; // g + h,表示从起点经过当前顶点到目标顶点的总代价 Node parent; // 父节点,表示当前顶点是从哪个顶点扩展而来的 public Node(int x, int y, int g, int h) { this.x = x; this.y = y; this.g = g; this.h = h; this.f = g + h; this.parent = null; } @Override public int compareTo(Node other) { return Integer.compare(this.f, other.f); } } public class AStarSearch { private static final int[] dx = {-1, 0, 1, 0}; // 上、右、下、左的移动方向 private static final int[] dy = {0, 1, 0, -1}; public static ArrayList<Node> findPath(int[][] grid, Node start, Node end) { PriorityQueue<Node> openHeap = new PriorityQueue<>(); HashSet<Node> closedSet = new HashSet<>(); openHeap.add(start); while (!openHeap.isEmpty()) { Node current = openHeap.poll(); closedSet.add(current); if (current.x == end.x && current.y == end.y) { // 找到了目标顶点,返回路径 ArrayList<Node> path = new ArrayList<>(); while (current != null) { path.add(current); current = current.parent; } Collections.reverse(path); return path; } for (int i = 0; i < 4; i++) { int nx = current.x + dx[i]; int ny = current.y + dy[i]; if (nx >= 0 && nx < grid.length && ny >= 0 && ny < grid[0].length && grid[nx][ny] == 0) { int ng = current.g + 1; int nh = Math.abs(nx - end.x) + Math.abs(ny - end.y); int nf = ng + nh; Node next = new Node(nx, ny, ng, nh); boolean isOpen = openHeap.contains(next); boolean isClosed = closedSet.contains(next); if (!isOpen && !isClosed) { openHeap.add(next); next.parent = current; } else if (isOpen && ng < next.g) { openHeap.remove(next); openHeap.add(next); next.parent = current; } } } } return null; // 如果无法到达目标顶点,返回空路径 } public static void main(String[] args) { int[][] grid = { {0, 0, 0, 0}, {0, 1, 1, 0}, {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0} }; Node start = new Node(0, 0, 0, 0); Node end = new Node(3, 3, 0, 0); ArrayList<Node> path = findPath(grid, start, end); if (path != null) { for (Node node : path) { System.out.println("(" + node.x + ", " + node.y + ")"); } } else { System.out.println("Cannot find path."); } } } ``` 这是一个简单的A*搜索算法的实现,其中涉及到节点类Node,使用优先队列存放待扩展的节点,并通过HashSet记录已经扩展过的节点。具体实现包括寻找最短路径的findPath方法、计算启发式函数值的估价函数、启发式函数值的排序规则等。代码中给出了一个示例的地图,起点为(0, 0),终点为(3, 3),运行程序会输出从起点到终点的最短路径。

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