a算法假设在一个n*m的迷宫里,入口坐标和出口坐标分别为(1,1)和(5,5),每一个 坐标点有两种可能:0或1,其中0表示该位置允许通过,1表示该位置不允许 通过。以寻路问题为例实现A*算法的求解程序(编程语言不限),要求设计两种不 同的估价函数。
时间: 2024-10-18 10:25:01 浏览: 64
A*算法是一种启发式搜索算法,用于寻找从起点到终点的最短路径。在这个迷宫问题中,我们可以使用Python来编写一个简单的A*算法实现。以下是两个不同的估价函数的设计:
1. **曼哈顿距离(Euclidean Distance Heuristic)**:
这种估价函数计算两点之间的曼哈顿距离,即水平移动次数加上垂直移动次数。对于每个节点,它的f值(总成本估计)由两部分组成:g值(已知的直接代价)和h值(到目标的估算代价)。对于A*算法,代码可能会像这样:
```python
def euclidean_distance(node):
x_diff = abs(node.x - target_x)
y_diff = abs(node.y - target_y)
return x_diff + y_diff
def heuristic_g_score(node):
return node.g + euclidean_distance(node)
def a_star_search(maze, start, end):
open_set = PriorityQueue()
start_node = Node(start, g=0, h=euclidean_distance(start), f=start.h)
open_set.put((start_node.f, start_node))
while not open_set.empty():
current = open_set.get()[1]
if current == end_node:
break
for neighbor in explore_neighbors(current, maze):
new_g_score = current.g + 1
if neighbor not in closed_set or new_g_score < neighbor.g:
neighbor.g = new_g_score
neighbor.h = euclidean_distance(neighbor)
neighbor.f = neighbor.g + neighbor.h
open_set.put((neighbor.f, neighbor))
return path_to_goal(closed_set, start)
```
2. **迪杰斯特拉(Dijkstra's Algorithm)**:
如果我们只考虑实际的网格距离而不使用启发式信息,那么可以使用纯广度优先搜索(BFS)作为估价函数。虽然这不是A*,但它是A*的一个特殊版本(如果启发式函数总是0)。在这种情况下,`heuristic_g_score`将被简化,代码如下:
```python
def dijkstra_search(maze, start, end):
# 使用邻接矩阵或邻接表存储距离
distances = {node: float('inf') for node in maze}
distances[start] = 0
queue = [(0, start)]
while queue:
current_distance, current_node = queue.pop(0)
if current_node == end:
break
for neighbor in explore_neighbors(current_node, maze):
cost = current_distance + 1
if cost < distances[neighbor]:
distances[neighbor] = cost
queue.append((cost, neighbor))
return shortest_path(distances, start)
```
在这两个例子中,`explore_neighbors`, `Node`, `PriorityQueue`, `path_to_goal` 和 `shortest_path` 都是辅助函数,分别用于探索邻居、创建节点、管理开放列表等。
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