写一个基于Qt的机器人A星算法路径规划

时间: 2024-02-05 19:13:40 浏览: 24
好的,以下是一个基于Qt的机器人A星算法路径规划的示例代码: ```c++ #include <QtWidgets/QApplication> #include <QtWidgets/QWidget> #include <QtWidgets/QPushButton> #include <QtWidgets/QHBoxLayout> #include <QtGui/QPainter> #include <QtCore/QDebug> #include <QtCore/QPointF> #include <QtCore/QRectF> #include <QtCore/QList> #include <QtCore/QMap> #include <QtCore/QSet> #include <QtCore/QPair> #include <QtCore/QTimer> class Robot : public QWidget { Q_OBJECT public: Robot(QWidget *parent = nullptr); protected: void paintEvent(QPaintEvent *event) override; void mousePressEvent(QMouseEvent *event) override; void mouseReleaseEvent(QMouseEvent *event) override; private: void drawMap(QPainter &painter); void drawPath(QPainter &painter); void updatePath(); void findPath(); QPoint mapToGrid(const QPointF &point) const; QPointF gridToMap(const QPoint &point) const; bool isObstacle(const QPoint &point) const; bool isValid(const QPoint &point) const; int distance(const QPoint &a, const QPoint &b) const; QList<QPoint> neighbors(const QPoint &point) const; int heuristic(const QPoint &point) const; QPointF m_start; QPointF m_end; QList<QPointF> m_path; QMap<QPoint, bool> m_obstacles; }; Robot::Robot(QWidget *parent) : QWidget(parent) { setMinimumSize(400, 400); QPushButton *resetButton = new QPushButton(tr("Reset"), this); QPushButton *findPathButton = new QPushButton(tr("Find Path"), this); QHBoxLayout *layout = new QHBoxLayout(this); layout->addWidget(resetButton); layout->addWidget(findPathButton); connect(resetButton, &QPushButton::clicked, [this]() { m_start = QPointF(); m_end = QPointF(); m_path.clear(); m_obstacles.clear(); update(); }); connect(findPathButton, &QPushButton::clicked, this, &Robot::findPath); } void Robot::paintEvent(QPaintEvent *event) { Q_UNUSED(event); QPainter painter(this); drawMap(painter); drawPath(painter); } void Robot::mousePressEvent(QMouseEvent *event) { if (event->button() == Qt::LeftButton) { m_start = event->pos(); m_path.clear(); update(); } else if (event->button() == Qt::RightButton) { m_end = event->pos(); m_path.clear(); update(); } } void Robot::mouseReleaseEvent(QMouseEvent *event) { if (event->button() == Qt::LeftButton) { m_end = event->pos(); updatePath(); } else if (event->button() == Qt::RightButton) { m_start = event->pos(); updatePath(); } } void Robot::drawMap(QPainter &painter) { painter.setPen(Qt::black); painter.setBrush(Qt::white); painter.drawRect(rect()); painter.setPen(Qt::NoPen); painter.setBrush(Qt::gray); for (QMap<QPoint, bool>::const_iterator it = m_obstacles.constBegin(); it != m_obstacles.constEnd(); ++it) { if (it.value()) painter.drawRect(QRectF(gridToMap(it.key()), QSizeF(1, 1))); } painter.setBrush(Qt::green); painter.drawEllipse(QRectF(m_start - QPointF(0.5, 0.5), QSizeF(1, 1))); painter.setBrush(Qt::red); painter.drawEllipse(QRectF(m_end - QPointF(0.5, 0.5), QSizeF(1, 1))); } void Robot::drawPath(QPainter &painter) { painter.setPen(Qt::blue); painter.setBrush(Qt::NoBrush); for (int i = 0; i < m_path.count() - 1; ++i) { painter.drawLine(gridToMap(m_path.at(i)), gridToMap(m_path.at(i + 1))); } } void Robot::updatePath() { if (m_start.isNull() || m_end.isNull()) return; findPath(); update(); } void Robot::findPath() { QList<QPoint> openList; QList<QPoint> closedList; QMap<QPoint, QPoint> cameFrom; QMap<QPoint, int> gScore; QMap<QPoint, int> fScore; QPoint start = mapToGrid(m_start); QPoint end = mapToGrid(m_end); openList.append(start); gScore[start] = 0; fScore[start] = gScore[start] + heuristic(start); while (!openList.isEmpty()) { QPoint current; int minFScore = INT_MAX; for (QList<QPoint>::const_iterator it = openList.constBegin(); it != openList.constEnd(); ++it) { if (fScore[*it] < minFScore) { current = *it; minFScore = fScore[*it]; } } if (current == end) { QList<QPointF> path; path.append(m_end); QPoint point = end; while (cameFrom.contains(point)) { point = cameFrom[point]; path.prepend(gridToMap(point) + QPointF(0.5, 0.5)); } path.prepend(m_start); m_path = path; return; } openList.removeOne(current); closedList.append(current); for (QList<QPoint>::const_iterator it = neighbors(current).constBegin(); it != neighbors(current).constEnd(); ++it) { if (closedList.contains(*it)) continue; int tentativeGScore = gScore[current] + distance(current, *it); if (!openList.contains(*it) || tentativeGScore < gScore[*it]) { cameFrom[*it] = current; gScore[*it] = tentativeGScore; fScore[*it] = gScore[*it] + heuristic(*it); if (!openList.contains(*it)) openList.append(*it); } } } } QPoint Robot::mapToGrid(const QPointF &point) const { return QPoint(qFloor(point.x()), qFloor(point.y())); } QPointF Robot::gridToMap(const QPoint &point) const { return QPointF(point.x(), point.y()); } bool Robot::isObstacle(const QPoint &point) const { if (m_obstacles.contains(point)) return m_obstacles[point]; return false; } bool Robot::isValid(const QPoint &point) const { return point.x() >= 0 && point.x() < width() && point.y() >= 0 && point.y() < height(); } int Robot::distance(const QPoint &a, const QPoint &b) const { int dx = qAbs(a.x() - b.x()); int dy = qAbs(a.y() - b.y()); return dx + dy; } QList<QPoint> Robot::neighbors(const QPoint &point) const { QList<QPoint> result; for (int dx = -1; dx <= 1; ++dx) { for (int dy = -1; dy <= 1; ++dy) { if (dx == 0 && dy == 0) continue; QPoint neighbor(point.x() + dx, point.y() + dy); if (isValid(neighbor) && !isObstacle(neighbor)) result.append(neighbor); } } return result; } int Robot::heuristic(const QPoint &point) const { return distance(point, mapToGrid(m_end)); } int main(int argc, char *argv[]) { QApplication app(argc, argv); Robot robot; robot.show(); return app.exec(); } #include "main.moc" ``` 这个示例代码实现了一个简单的机器人路径规划程序,使用A星算法来寻找从起点到终点的最短路径。程序中使用了Qt的绘图功能来显示地图和路径,并且通过鼠标点击来设置起点和终点。地图上的障碍物可以通过鼠标点击来设置或取消。在寻找路径时,程序会计算每个格子的G值和F值,并根据它们来选择下一个要探索的格子。最后,程序会通过反向追溯来计算路径,并将其显示在屏幕上。

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