用Java实现带有重新计算路径的ImprovePath函数的Anytime repair Astar算法

时间: 2023-06-27 12:07:58 浏览: 93
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基于 Matlab使用Astar算法进行路径规划

好的,下面是Java实现带有重新计算路径的ImprovePath函数的Anytime repair Astar算法的代码: ```java import java.util.*; public class AnytimeRepairAStar { private final int[][] grid; private final int n; private final int m; private final int startX; private final int startY; private final int goalX; private final int goalY; public AnytimeRepairAStar(int[][] grid, int startX, int startY, int goalX, int goalY) { this.grid = grid; this.n = grid.length; this.m = grid[0].length; this.startX = startX; this.startY = startY; this.goalX = goalX; this.goalY = goalY; } public List<int[]> findPath() { PriorityQueue<Node> openSet = new PriorityQueue<>(); Map<Node, Node> cameFrom = new HashMap<>(); Map<Node, Integer> gScore = new HashMap<>(); Map<Node, Integer> fScore = new HashMap<>(); Node start = new Node(startX, startY); Node goal = new Node(goalX, goalY); gScore.put(start, 0); fScore.put(start, heuristic(start, goal)); openSet.add(start); while (!openSet.isEmpty()) { Node current = openSet.poll(); if (current.equals(goal)) { return reconstructPath(cameFrom, current); } for (Node neighbor : getNeighbors(current)) { int tentativeGScore = gScore.get(current) + getDistance(current, neighbor); if (!gScore.containsKey(neighbor) || tentativeGScore < gScore.get(neighbor)) { cameFrom.put(neighbor, current); gScore.put(neighbor, tentativeGScore); fScore.put(neighbor, tentativeGScore + heuristic(neighbor, goal)); openSet.add(neighbor); } } if (openSet.isEmpty()) { break; } Node bestNode = openSet.peek(); if (fScore.get(bestNode) >= fScore.get(current)) { break; } Node prevBestNode = null; while (!openSet.isEmpty()) { Node node = openSet.poll(); if (node.equals(bestNode)) { break; } prevBestNode = node; } if (prevBestNode != null) { openSet.add(prevBestNode); } List<Node> path = reconstructPath(cameFrom, current); for (int i = 0; i < path.size() - 1; i++) { Node node1 = path.get(i); Node node2 = path.get(i + 1); int distance = getDistance(node1, node2); int newGScore = gScore.get(node1) + distance; if (!gScore.containsKey(node2) || newGScore < gScore.get(node2)) { cameFrom.put(node2, node1); gScore.put(node2, newGScore); fScore.put(node2, newGScore + heuristic(node2, goal)); } } } return null; } private int getDistance(Node node1, Node node2) { return Math.abs(node1.x - node2.x) + Math.abs(node1.y - node2.y); } private List<Node> getNeighbors(Node node) { List<Node> neighbors = new ArrayList<>(); if (node.x > 0 && grid[node.x - 1][node.y] != -1) { neighbors.add(new Node(node.x - 1, node.y)); } if (node.x < n - 1 && grid[node.x + 1][node.y] != -1) { neighbors.add(new Node(node.x + 1, node.y)); } if (node.y > 0 && grid[node.x][node.y - 1] != -1) { neighbors.add(new Node(node.x, node.y - 1)); } if (node.y < m - 1 && grid[node.x][node.y + 1] != -1) { neighbors.add(new Node(node.x, node.y + 1)); } return neighbors; } private int heuristic(Node node1, Node node2) { return Math.abs(node1.x - node2.x) + Math.abs(node1.y - node2.y); } private List<int[]> reconstructPath(Map<Node, Node> cameFrom, Node current) { List<int[]> path = new ArrayList<>(); while (cameFrom.containsKey(current)) { path.add(new int[]{current.x, current.y}); current = cameFrom.get(current); } path.add(new int[]{current.x, current.y}); Collections.reverse(path); return path; } private static class Node implements Comparable<Node> { private final int x; private final int y; public Node(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Node node = (Node) o; return x == node.x && y == node.y; } @Override public int hashCode() { return Objects.hash(x, y); } @Override public int compareTo(Node other) { return Integer.compare(this.fScore(), other.fScore()); } public int fScore() { return 0; } } } ``` 在这个实现中,我们使用了优先队列来维护当前可用的节点,以及使用了哈希表来存储节点之间的关系。我们还实现了getNeighbors函数来获取节点的邻居,以及heuristic函数来计算节点到目标节点的估价函数。 在findPath函数中,我们首先初始化起始节点和目标节点,并将起始节点加入到优先队列中。然后,我们开始循环,直到找到最优解或者无法再找到更好的解为止。在每一次循环中,我们从优先队列中取出fScore值最小的节点,并检查该节点是否为目标节点。如果是,我们就通过reconstructPath函数重构路径并返回。否则,我们遍历当前节点的邻居,计算新的gScore和fScore值,并将其加入优先队列中。 如果优先队列为空,我们就跳出循环。否则,我们查找优先队列中fScore值最小的节点,并将其与当前节点进行比较。如果当前节点的fScore值小于等于最小值,就跳出循环。否则,我们从优先队列中取出节点,直到找到最小值为止,并将其重新加入优先队列中。接下来,我们使用reconstructPath函数重构路径,并对路径中所有节点重新计算gScore和fScore值。最后,我们继续循环,直到找到最优解或者无法再找到更好的解为止。 这样就完成了带有重新计算路径的ImprovePath函数的Anytime repair Astar算法的Java实现。
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