class randomMAP: def __init__(self,size,start,goal,p): self.size=size self.start=start self.goal=goal self.p=p def creatMAP(self): self.map=np.zeros(self.size,dtype='int') for i in range(self.map.shape[0]): for j in range(self.map.shape[1]): if((i!=self.start[0] or i!=self.start[1]) and (j!=self.goal[0] or j!=self.goal[1])) and random.random() <self.p: self.map[i][j] = 5 map1=randomMAP((20,20),(0,0),(19,19),0.3) map1.creatMAP() plt.matshow(map1.map) plt.show()在这个随机地图的基础上创建Point和Astar类,用于A*算法解决迷宫问题

时间: 2024-01-02 08:04:46 浏览: 198
好的,下面是代码实现: ```python import numpy as np import random import heapq import matplotlib.pyplot as plt class randomMAP: def __init__(self, size, start, goal, p): self.size = size self.start = start self.goal = goal self.p = p def creatMAP(self): self.map = np.zeros(self.size, dtype='int') for i in range(self.map.shape[0]): for j in range(self.map.shape[1]): if((i != self.start[0] or i != self.start[1]) and (j != self.goal[0] or j != self.goal[1])) and random.random() < self.p: self.map[i][j] = 5 class Point: def __init__(self, x, y): self.x = x self.y = y self.g = 0 self.h = 0 self.f = 0 self.parent = None def __lt__(self, other): return self.f < other.f class Astar: def __init__(self, map, start, goal): self.map = map self.start = start self.goal = goal def heuristic(self, p1, p2): return abs(p1.x - p2.x) + abs(p1.y - p2.y) def get_neighbors(self, point): neighbors = [] if point.x > 0 and self.map[point.x - 1][point.y] != 5: neighbors.append(Point(point.x - 1, point.y)) if point.x < self.map.shape[0] - 1 and self.map[point.x + 1][point.y] != 5: neighbors.append(Point(point.x + 1, point.y)) if point.y > 0 and self.map[point.x][point.y - 1] != 5: neighbors.append(Point(point.x, point.y - 1)) if point.y < self.map.shape[1] - 1 and self.map[point.x][point.y + 1] != 5: neighbors.append(Point(point.x, point.y + 1)) return neighbors def find_path(self): open_list = [] closed_list = [] start_point = Point(self.start[0], self.start[1]) goal_point = Point(self.goal[0], self.goal[1]) heapq.heappush(open_list, start_point) while len(open_list) > 0: current_point = heapq.heappop(open_list) if current_point.x == goal_point.x and current_point.y == goal_point.y: path = [] while current_point.parent is not None: path.append((current_point.x, current_point.y)) current_point = current_point.parent path.append((start_point.x, start_point.y)) path.reverse() return path closed_list.append(current_point) neighbors = self.get_neighbors(current_point) for neighbor in neighbors: if neighbor in closed_list: continue g = current_point.g + 1 if neighbor not in open_list: neighbor.g = g neighbor.h = self.heuristic(neighbor, goal_point) neighbor.f = neighbor.g + neighbor.h neighbor.parent = current_point heapq.heappush(open_list, neighbor) else: if g < neighbor.g: neighbor.g = g neighbor.f = neighbor.g + neighbor.h neighbor.parent = current_point return None map1 = randomMAP((20, 20), (0, 0), (19, 19), 0.3) map1.creatMAP() plt.matshow(map1.map) plt.show() astar = Astar(map1.map, (0, 0), (19, 19)) path = astar.find_path() if path is not None: print(path) else: print("No path found.") ``` 这里我们定义了一个`Point`类来表示地图上的一个点,其中包含了`x`和`y`坐标,以及`g`、`h`、`f`和`parent`属性。`g`表示起点到该点的距离,`h`表示该点到终点的估算距离,`f`表示`g`和`h`的和,`parent`表示该点的父节点。 然后我们定义了`Astar`类来实现A*算法。这里的`heuristic`函数采用了曼哈顿距离作为估算函数,`get_neighbors`函数用来获取当前点的邻居节点。在`find_path`函数中,我们使用了一个优先队列来维护开放列表,每次从开放列表中弹出f值最小的节点进行拓展。如果找到了终点,就从终点一直回溯到起点,构造出一条路径。如果开放列表为空,说明没有找到路径。 最后,我们生成了一个随机地图并在matplotlib中显示出来,然后使用A*算法找到起点到终点的路径,如果找到了路径就输出路径上的所有点,否则输出"No path found."。
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import heapq import copy # 定义状态类 class State: def __init__(self, board, moves=0, parent=None, last_move=None): self.board = board self.moves = moves self.parent = parent self.last_move = last_move def __lt__(self, other): return self.moves < other.moves def __eq__(self, other): return self.board == other.board # 定义转移函数 def move(state, direction): new_board = copy.deepcopy(state.board) for i in range(len(new_board)): if 0 in new_board[i]: j = new_board[i].index(0) break if direction == "up": if i == 0: return None else: new_board[i][j], new_board[i-1][j] = new_board[i-1][j], new_board[i][j] elif direction == "down": if i == len(new_board)-1: return None else: new_board[i][j], new_board[i+1][j] = new_board[i+1][j], new_board[i][j] elif direction == "left": if j == 0: return None else: new_board[i][j], new_board[i][j-1] = new_board[i][j-1], new_board[i][j] elif direction == "right": if j == len(new_board)-1: return None else: new_board[i][j], new_board[i][j+1] = new_board[i][j+1], new_board[i][j] return State(new_board, state.moves+1, state, direction) # 定义A*算法 def astar(start, goal): heap = [] closed = set() heapq.heappush(heap, start) while heap: state = heapq.heappop(heap) if state.board == goal: path = [] while state.parent: path.append(state) state = state.parent path.append(state) return path[::-1] closed.add(state) for direction in ["up", "down", "left", "right"]: child = move(state, direction) if child is None: continue if child in closed: continue if child not in heap: heapq.heappush(heap, child) else: for i, (p, c) in enumerate(heap): if c == child and p.moves > child.moves: heap[i] = (child, child) heapq.heapify(heap) # 测试 start_board = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 0]] goal_board = [[2, 3, 6], [1, 5, 8], [4, 7, 0]] start_state = State(start_board) goal_state = State(goal_board) path = astar(start_state, goal_board) for state in path: print(state.board)

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