用matlab写出完整的A*算法
时间: 2023-12-04 10:59:10 浏览: 19
以下是MATLAB中实现A*算法的示例代码:
```
function [path, total_cost] = A_star(start_node, goal_node, map)
% A*算法实现
% 输入参数:
% start_node: 起点坐标[x,y]
% goal_node: 终点坐标[x,y]
% map: 地图矩阵,0表示可通行,1表示障碍物
% 输出参数:
% path: 路径,每个点的坐标[x,y],包括起点和终点
% total_cost: 总代价
% 计算地图尺寸
[row, col] = size(map);
% 初始化起点和终点节点
start_node = Node(start_node(1), start_node(2), 0, 0, 0);
goal_node = Node(goal_node(1), goal_node(2), 0, 0, 0);
% 初始化open表和close表
open_list = [];
close_list = [];
% 将起点加入open表
open_list = [open_list, start_node];
% 循环直到找到终点或open表为空
while ~isempty(open_list)
% 从open表中找到f值最小的节点
[~, idx] = min([open_list.f]);
current_node = open_list(idx);
% 如果当前节点是终点则退出循环
if current_node.x == goal_node.x && current_node.y == goal_node.y
break;
end
% 将当前节点从open表中删除,加入close表
open_list(idx) = [];
close_list = [close_list, current_node];
% 扩展当前节点的所有邻居节点
for i = -1:1
for j = -1:1
% 忽略当前节点
if i == 0 && j == 0
continue;
end
% 计算邻居节点坐标
x = current_node.x + i;
y = current_node.y + j;
% 判断邻居节点是否越界或是障碍物
if x < 1 || x > row || y < 1 || y > col || map(x, y) == 1
continue;
end
% 计算邻居节点代价
g = current_node.g + sqrt(i^2 + j^2);
h = sqrt((x - goal_node.x)^2 + (y - goal_node.y)^2);
f = g + h;
% 创建邻居节点
neighbor_node = Node(x, y, f, g, h);
% 如果邻居节点已经在close表中则忽略
if ismember(neighbor_node, close_list)
continue;
end
% 如果邻居节点已经在open表中则更新其代价
idx = find(ismember(open_list, neighbor_node));
if ~isempty(idx)
if open_list(idx).g > neighbor_node.g
open_list(idx).g = neighbor_node.g;
open_list(idx).f = neighbor_node.f;
open_list(idx).parent = current_node;
end
else
% 将邻居节点加入open表
neighbor_node.parent = current_node;
open_list = [open_list, neighbor_node];
end
end
end
end
% 如果open表为空则无法到达终点
if isempty(open_list)
path = [];
total_cost = -1;
return;
end
% 从终点回溯到起点得到路径
path = [goal_node.x, goal_node.y];
current_node = goal_node;
while ~isequal(current_node, start_node)
current_node = current_node.parent;
path = [current_node.x, current_node.y; path];
end
% 计算路径总代价
total_cost = path_cost(path);
end
function cost = path_cost(path)
% 计算路径总代价
cost = 0;
for i = 2:size(path, 1)
cost = cost + sqrt((path(i,1) - path(i-1,1))^2 + (path(i,2) - path(i-1,2))^2);
end
end
classdef Node
% A*算法节点类
properties
x % x坐标
y % y坐标
f % f值
g % g值
h % h值
parent % 父节点
end
methods
function obj = Node(x, y, f, g, h)
obj.x = x;
obj.y = y;
obj.f = f;
obj.g = g;
obj.h = h;
obj.parent = [];
end
function tf = eq(obj1, obj2)
tf = obj1.x == obj2.x && obj1.y == obj2.y;
end
end
end
```
使用示例:
```
% 定义地图
map = [0 0 0 0 0 0 0 0;
0 1 1 1 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 1 1 0;
0 0 0 0 0 1 1 0;
0 0 0 0 0 1 1 0;
0 0 0 0 0 0 0 0];
% 执行A*算法
[start, goal] = [1,1;6,8];
[path, cost] = A_star(start, goal, map);
% 绘制地图和路径
figure;
imagesc(map);
hold on;
plot(path(:,2), path(:,1), 'r');
hold off;
```
其中,`map`是地图矩阵,0表示可通行,1表示障碍物;`start`和`goal`是起点和终点坐标;`path`是路径,每个点的坐标[x,y],包括起点和终点;`cost`是路径总代价。
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