对以下代码进行逐行解释 if astar == false while (~all(unvisited(:)==inf)) dist_unvisited = dist.*unvisited; [~, id] = min(dist_unvisited(:)); unvisited(id) = inf; num_expanded = num_expanded + 1; [i,j,k] = ind2sub([map.nx,map.ny,map.nz],id); for d = 1:size(dijk,1) nijk = bsxfun(@plus, int32([i,j,k]), int32(dijk(d,:))); if all(nijk > 0) & all(int32([map.nx, map.ny, map.nz]) >= int32(nijk)) ... & unvisited(nijk(1),nijk(2),nijk(3)) == 1 ... & map.occ_map(nijk(1),nijk(2),nijk(3)) ~= 1 alt = dist(id) + sqrt(sum(dijk(d,:).^2)); nid = (nijk(3)-1)*map.nx*map.ny + (nijk(2)-1)*map.nx + nijk(1); if alt < dist(nid) dist(nid) = alt; prev(nijk(1), nijk(2), nijk(3),:) = [i,j,k]; end end end if id == (goal(3)-1)*map.nx*map.ny + (goal(2)-1)*map.nx + goal(1); break end end

时间: 2023-11-09 14:07:37 浏览: 32
这段代码是一个基于A*算法的路径规划算法的实现。下面逐行解释: ``` if astar == false ``` 如果不使用A*算法,则执行以下代码。 ``` while (~all(unvisited(:)==inf)) ``` 当存在未访问的节点时,执行以下代码。 ``` dist_unvisited = dist.*unvisited; [~, id] = min(dist_unvisited(:)); unvisited(id) = inf; ``` 计算未访问节点的距离,并选择距离最短的节点作为当前节点,将其标记为已访问。 ``` num_expanded = num_expanded + 1; [i,j,k] = ind2sub([map.nx,map.ny,map.nz],id); ``` 将当前节点的索引转化为三维坐标。 ``` for d = 1:size(dijk,1) nijk = bsxfun(@plus, int32([i,j,k]), int32(dijk(d,:))); if all(nijk > 0) & all(int32([map.nx, map.ny, map.nz]) >= int32(nijk)) ... & unvisited(nijk(1),nijk(2),nijk(3)) == 1 ... & map.occ_map(nijk(1),nijk(2),nijk(3)) ~= 1 alt = dist(id) + sqrt(sum(dijk(d,:).^2)); nid = (nijk(3)-1)*map.nx*map.ny + (nijk(2)-1)*map.nx + nijk(1); if alt < dist(nid) dist(nid) = alt; prev(nijk(1), nijk(2), nijk(3),:) = [i,j,k]; end end end ``` 遍历当前节点的所有相邻节点,并计算其到起始点的距离和到目标点的估计距离,称为启发式距离。如果相邻节点的距离小于当前距离,则更新相邻节点的距离和前驱节点。这里的`dijk`是一个3x3x3的矩阵,表示相邻节点的相对位置。 ``` if id == (goal(3)-1)*map.nx*map.ny + (goal(2)-1)*map.nx + goal(1); break end ``` 如果当前节点是目标节点,则退出循环。最终的路径可以通过`prev`数组回溯得到。

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import Astar import heapq start_cor = (19, 0) waypoints = [(5, 15), (5, 1), (9, 3), (11, 17), (7, 19), (15, 19), (13, 1), (15, 5)] end_cor = (1, 20) def distance(_from, _to): x1, y1 = _from x2, y2 = _to distancepath = Astar.find_path(x1, y1, x2, y2) return distancepath n = len(waypoints) adj_matrix = [[0] * n for _ in range(n)] for i in range(n): for j in range(i + 1, n): dist = distance(waypoints[i], waypoints[j]) adj_matrix[i][j] = dist adj_matrix[j][i] = dist start = 0 end = n - 1 distances = [[float('inf')] * (n + 1) for _ in range(n)] visited = set() heap = [(0, 0, start)] while heap: (dist, num_visited, current) = heapq.heappop(heap) if current == end and num_visited == 8: break if (current, num_visited) in visited: continue visited.add((current, num_visited)) for neighbor, weight in enumerate(adj_matrix[current]): if weight > 0: new_num_visited = num_visited if neighbor in range(start + 1, end) and (current not in range(start + 1, end)) and num_visited < 8: new_num_visited += 1 new_distance = dist + weight if new_distance < distances[neighbor][new_num_visited]: distances[neighbor][new_num_visited] = new_distance heapq.heappush(heap, (new_distance, new_num_visited, neighbor)) min_dist = float('inf') min_num_visited = 8 for i in range(8): if distances[end][i] < min_dist: min_dist = distances[end][i] min_num_visited = i path = [end] current = end num_visited = min_num_visited for i in range(len(waypoints), 0, -1): if current in range(i): num_visited -= 1 for neighbor, weight in enumerate(adj_matrix[current]): if weight > 0 and (neighbor, num_visited) in visited and distances[neighbor][num_visited] + weight == \ distances[current][num_visited]: path.append(neighbor) current = neighbor break path.reverse() print(f"The optimal path from start to end through the 8 waypoints is: {path}") print(f"The total distance is: {distances[end][min_num_visited]}")

import Astar import heapq start_cor = (19, 0) treasures = [(5, 15), (5, 1), (9, 3), (11, 17), (7, 19), (15, 19), (13, 1), (15, 5)] end_cor = (1, 20) # 定义一个函数计算两个坐标之间的距离 def distance(_from, _to): # 返回从起点到终点的最短路径 x1, y1 = _from x2, y2 = _to distancepath = Astar.find_path(x1, y1, x2, y2) return distancepath n = len(treasures) adj_matrix = [[0] * n for _ in range(n)] for i in range(n): for j in range(i + 1, n): dist = distance(treasures[i], treasures[j]) adj_matrix[i][j] = dist adj_matrix[j][i] = dist # 使用Dijkstra算法求解最短路径 start = 0 end = n - 1 distances = [float('inf')] * n distances[start] = 0 visited = set() heap = [(0, start)] while heap: (dist, current) = heapq.heappop(heap) if current == end: break if current in visited: continue visited.add(current) for neighbor, weight in enumerate(adj_matrix[current]): if weight > 0 and neighbor not in visited: new_distance = dist + weight if new_distance < distances[neighbor]: distances[neighbor] = new_distance heapq.heappush(heap, (new_distance, neighbor)) # 输出结果 path = [end] current = end while current != start: for neighbor, weight in enumerate(adj_matrix[current]): if weight > 0 and distances[current] == distances[neighbor] + weight: path.append(neighbor) current = neighbor break print(path) path.reverse() print(f"从第{start+1}个坐标开始经过其他几个坐标最后到达第{end+1}个坐标的最短路线为:{path}") print(f"总距离为:{distances[end]}"

import Astar import heapq start = (19, 0) treasures = [(5, 15), (5, 1), (9, 3), (11, 17), (7, 19), (15, 19), (13, 1), (15, 5)] end = (1, 20) # 定义一个函数计算两个坐标之间的距离 def distance(_from, _to): # 返回从起点到终点的最短路径 x1, y1 = _from x2, y2 = _to distancepath = Astar.find_path(x1, y1, x2, y2) return distancepath n = len(treasures) adj_matrix = [[0] * n for _ in range(n)] for i in range(n): for j in range(i + 1, n): dist = distance(treasures[i], treasures[j]) adj_matrix[i][j] = dist adj_matrix[j][i] = dist # 使用Dijkstra算法求解最短路径 start = 0 end = n - 1 distances = [float('inf')] * n distances[start] = 0 visited = set() heap = [(0, start)] while heap: (dist, current) = heapq.heappop(heap) if current == end: break if current in visited: continue visited.add(current) for neighbor, weight in enumerate(adj_matrix[current]): if weight > 0 and neighbor not in visited: new_distance = dist + weight if new_distance < distances[neighbor]: distances[neighbor] = new_distance heapq.heappush(heap, (new_distance, neighbor)) # 输出结果 path = [end] current = end while current != start: for neighbor, weight in enumerate(adj_matrix[current]): if weight > 0 and distances[current] == distances[neighbor] + weight: path.append(neighbor) current = neighbor break print(path) path.reverse() print(f"从第{start+1}个坐标开始经过其他几个坐标最后到达第{end+1}个坐标的最短路线为:{path}") print(f"总距离为:{distances[end]}")

请给一下代码加注释,越详细越好。AStar.h:#ifndef ASTAR_H #define ASTAR_H #include <vector> using namespace std; class AStar { public: AStar(int n); void add_edge(int u, int v, int w); void set_heuristic(vector<int>& h); void shortest_path(int s, int t); vector<int> get_dist(); vector<int> get_prev(); private: struct edge { int to, weight; edge(int t, int w) : to(t), weight(w) {} }; int n; vector<vector<edge>> graph; vector<vector<edge>> rev_graph; vector<int> dist; vector<int> prev; vector<int> heuristic; }; class Astar { }; #endif;AStar.cpp:#include "AStar.h" #include <vector> #include <queue> #include using namespace std; AStar::AStar(int n) : n(n), graph(n), rev_graph(n), dist(n, numeric_limits<int>::max()), prev(n, -1), heuristic(n, 0) {} void AStar::add_edge(int u, int v, int w) { graph[u].push_back(edge(v, w)); rev_graph[v].push_back(edge(u, w)); } void AStar::set_heuristic(vector<int>& h) { heuristic = h; } void AStar::shortest_path(int s, int t) { priority_queue, vector>, greater>> pq; dist[s] = 0; pq.push(make_pair(heuristic[s], s)); while (!pq.empty()) { int u = pq.top().second; pq.pop(); if (u == t) return; for (auto& e : graph[u]) { int v = e.to; int w = e.weight; if (dist[v] > dist[u] + w) { dist[v] = dist[u] + w; prev[v] = u; pq.push(make_pair(dist[v] + heuristic[v], v)); } } for (auto& e : rev_graph[u]) { int v = e.to; int w = e.weight; if (dist[v] > dist[u] + w) { dist[v] = dist[u] + w; prev[v] = u; pq.push(make_pair(dist[v] + heuristic[v], v)); } } } } vector<int> AStar::get_dist() { return dist; } vector<int> AStar::get_prev() { return prev; }

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