python实现插队算法

时间: 2023-09-30 07:06:36 浏览: 35
插队算法(Jump Point Search)是一种用于寻找网格图中最短路径的优化算法,可以减少搜索的时间和空间复杂度。以下是Python实现: 首先,定义节点类: ```python class Node: def __init__(self, x, y, g=0, h=0): self.x = x self.y = y self.g = g # 实际代价 self.h = h # 启发式代价 self.parent = None def f(self): return self.g + self.h ``` 然后,实现插队算法: ```python def jump_point_search(grid, start, end): open_list = PriorityQueue() open_list.put(start) closed_list = set() while not open_list.empty(): current = open_list.get() if current == end: path = [] while current: path.append(current) current = current.parent return path[::-1] closed_list.add(current) # 找到当前节点的所有邻居节点,并对其进行处理 for neighbor in neighbors(grid, current): if neighbor in closed_list: continue # 计算邻居节点的实际代价和启发式代价 new_g = current.g + cost(current, neighbor) new_h = heuristic(neighbor, end) # 如果邻居节点已经在open_list中,则更新其代价和父节点 if neighbor in open_list.queue: for n in open_list.queue: if n == neighbor and n.f() > new_g + new_h: n.g = new_g n.h = new_h n.parent = current open_list = PriorityQueue(sorted(open_list.queue, key=lambda x: x.f())) break else: neighbor.g = new_g neighbor.h = new_h neighbor.parent = current open_list.put(neighbor) return None ``` 其中,`neighbors()`函数用于获取当前节点的所有邻居节点,`cost()`函数用于计算两个节点之间的实际代价,`heuristic()`函数用于计算两个节点之间的启发式代价。 完整代码如下所示: ```python from queue import PriorityQueue import math class Node: def __init__(self, x, y, g=0, h=0): self.x = x self.y = y self.g = g # 实际代价 self.h = h # 启发式代价 self.parent = None def f(self): return self.g + self.h def neighbors(grid, node): """ 获取当前节点的所有邻居节点 """ neighbors = [] for dx in [-1, 0, 1]: for dy in [-1, 0, 1]: if dx == dy == 0: continue x, y = node.x + dx, node.y + dy if x < 0 or x >= len(grid) or y < 0 or y >= len(grid[0]) or grid[x][y]: continue if dx != 0 and dy != 0: # 斜向移动 if grid[x - dx][y] or grid[x][y - dy]: continue neighbors.append(Node(x, y)) return neighbors def cost(node1, node2): """ 计算两个节点之间的实际代价 """ dx = abs(node1.x - node2.x) dy = abs(node1.y - node2.y) return math.sqrt(dx ** 2 + dy ** 2) def heuristic(node1, node2): """ 计算两个节点之间的启发式代价 """ dx = abs(node1.x - node2.x) dy = abs(node1.y - node2.y) return min(dx, dy) * math.sqrt(2) + abs(dx - dy) def jump_point_search(grid, start, end): open_list = PriorityQueue() open_list.put(start) closed_list = set() while not open_list.empty(): current = open_list.get() if current == end: path = [] while current: path.append(current) current = current.parent return path[::-1] closed_list.add(current) # 找到当前节点的所有邻居节点,并对其进行处理 for neighbor in neighbors(grid, current): if neighbor in closed_list: continue # 计算邻居节点的实际代价和启发式代价 new_g = current.g + cost(current, neighbor) new_h = heuristic(neighbor, end) # 如果邻居节点已经在open_list中,则更新其代价和父节点 if neighbor in open_list.queue: for n in open_list.queue: if n == neighbor and n.f() > new_g + new_h: n.g = new_g n.h = new_h n.parent = current open_list = PriorityQueue(sorted(open_list.queue, key=lambda x: x.f())) break else: neighbor.g = new_g neighbor.h = new_h neighbor.parent = current open_list.put(neighbor) return None if __name__ == '__main__': grid = [ [0, 0, 0, 0, 1, 0], [1, 1, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 1, 0, 0], [0, 0, 0, 1, 0, 1], [0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 1, 0] ] start = Node(0, 0) end = Node(5, 5) path = jump_point_search(grid, start, end) if path: for node in path: print((node.x, node.y)) else: print("No path found.") ``` 这是一个6x6的网格图,其中0表示可以通过的点,1表示障碍物。程序会输出起点到终点的最短路径。

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