ARAstar算法的Java实现

时间: 2023-11-16 16:07:06 浏览: 53
ARA*(Anytime Repairing A*)算法是一种基于A*算法的增量式搜索算法,可以在有限时间内找到最优解或者近似最优解。下面是ARA*算法的Java实现: ```java import java.util.ArrayList; import java.util.Comparator; import java.util.HashMap; import java.util.HashSet; import java.util.List; import java.util.Map; import java.util.PriorityQueue; import java.util.Set; public class ARAStar { private static final int INFINITY = Integer.MAX_VALUE; private static final double EPSILON = 1.0; private final List<Node> nodes; private final Map<Node, Integer> gScore; private final Map<Node, Integer> rhsScore; private final Set<Node> openSet; private final Set<Node> closedSet; private final PriorityQueue<Node> queue; private final Node start; private final Node goal; public ARAStar(List<Node> nodes, Node start, Node goal) { this.nodes = nodes; this.start = start; this.goal = goal; gScore = new HashMap<>(); rhsScore = new HashMap<>(); openSet = new HashSet<>(); closedSet = new HashSet<>(); queue = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingDouble(this::getKey)); for (Node node : nodes) { gScore.put(node, INFINITY); rhsScore.put(node, INFINITY); } rhsScore.put(goal, 0); queue.add(goal); } public List<Node> search() { double minKey = 0.0; while (!openSet.isEmpty() || rhsScore.get(start) > gScore.get(start)) { if (openSet.isEmpty()) { computePath(minKey); } Node current = queue.poll(); openSet.remove(current); if (gScore.get(current) > rhsScore.get(current)) { gScore.put(current, rhsScore.get(current)); for (Node neighbor : current.getNeighbors()) { updateNode(neighbor); } } else { gScore.put(current, INFINITY); for (Node neighbor : current.getNeighbors()) { updateNode(neighbor); } updateNode(current); } if (rhsScore.get(start) < INFINITY && !openSet.isEmpty()) { minKey = getKey(openSet.iterator().next()); } } List<Node> path = new ArrayList<>(); Node current = start; path.add(current); while (!current.equals(goal)) { current = current.getBestSuccessor(); path.add(current); } return path; } private void computePath(double minKey) { while (true) { Node current = queue.peek(); if (current == null || getKey(current) >= minKey) { break; } queue.poll(); openSet.remove(current); closedSet.add(current); for (Node neighbor : current.getNeighbors()) { if (!closedSet.contains(neighbor)) { updateNode(neighbor); } } } } private void updateNode(Node node) { if (!node.equals(goal)) { int minScore = INFINITY; for (Node successor : node.getNeighbors()) { int score = gScore.get(successor) + successor.getCost(node); minScore = Math.min(minScore, score); } rhsScore.put(node, minScore); } if (openSet.contains(node)) { queue.remove(node); } if (gScore.get(node) != rhsScore.get(node)) { queue.add(node); openSet.add(node); } } private double getKey(Node node) { return Math.min(gScore.get(node), rhsScore.get(node) + EPSILON * node.getHeuristic(goal)); } } ``` 其中,Node类表示图中的节点,包括节点编号、节点到起点的距离、节点到终点的距离以及节点的邻居节点。search方法实现了ARA*算法的主要逻辑,computePath方法用于计算路径,updateNode方法用于更新节点的rhs值和g值,getKey方法用于计算节点的f值。 可以根据具体的问题来实现Node类和计算节点到终点距离的heuristic函数。

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