opengl做Astart的搜索动画

时间: 2023-05-28 11:04:35 浏览: 54
以下是使用OpenGL实现A*算法搜索动画的示例代码: 首先,我们定义一个节点类,表示每个搜索节点: ```c++ class Node { public: int x, y; // 坐标 int g; // 起点到当前节点的代价 int h; // 当前节点到终点的预估代价 int f; // f = g + h bool blocked; // 是否障碍物 Node* parent; // 父节点 Node(int x, int y) : x(x), y(y), g(0), h(0), f(0), blocked(false), parent(nullptr) {} void calc_f() { f = g + h; } }; ``` 然后,我们定义一个搜索类,表示A*算法搜索过程: ```c++ class AStarSearch { public: AStarSearch(int width, int height); bool search(Node* start, Node* goal); // 开始搜索 void set_heuristic(std::function<int(Node*, Node*)> heuristic); // 设置预估函数 std::vector<Node*> get_path(); // 获取最短路径 std::vector<Node*> get_closed_list(); // 获取关闭列表 std::vector<Node*> get_open_list(); // 获取开放列表 private: int m_width, m_height; std::vector<Node*> m_nodes; std::function<int(Node*, Node*)> m_heuristic; std::vector<Node*> m_path; std::vector<Node*> m_closed_list; std::vector<Node*> m_open_list; Node* get_node(int x, int y); void init_nodes(); // 初始化节点 void reset_nodes(); // 重置节点 void add_to_open_list(Node* node); // 添加节点到开放列表 void add_to_closed_list(Node* node); // 添加节点到关闭列表 void calc_f(Node* node); // 计算节点的f值 Node* get_lowest_f_node(); // 获取f值最小的节点 void update_neighbors(Node* node, Node* goal); // 更新邻居节点 }; ``` 接下来,我们实现搜索类的成员函数: ```c++ AStarSearch::AStarSearch(int width, int height) : m_width(width), m_height(height) { init_nodes(); } bool AStarSearch::search(Node* start, Node* goal) { reset_nodes(); add_to_open_list(start); while (!m_open_list.empty()) { Node* current = get_lowest_f_node(); if (current == goal) { // 找到终点 m_path.clear(); Node* node = current; while (node != nullptr) { m_path.push_back(node); node = node->parent; } std::reverse(m_path.begin(), m_path.end()); return true; } add_to_closed_list(current); update_neighbors(current, goal); } // 没有找到路径 return false; } void AStarSearch::set_heuristic(std::function<int(Node*, Node*)> heuristic) { m_heuristic = heuristic; } std::vector<Node*> AStarSearch::get_path() { return m_path; } std::vector<Node*> AStarSearch::get_closed_list() { return m_closed_list; } std::vector<Node*> AStarSearch::get_open_list() { return m_open_list; } Node* AStarSearch::get_node(int x, int y) { if (x < 0 || x >= m_width || y < 0 || y >= m_height) { return nullptr; } return m_nodes[x + y * m_width]; } void AStarSearch::init_nodes() { for (int y = 0; y < m_height; ++y) { for (int x = 0; x < m_width; ++x) { m_nodes.push_back(new Node(x, y)); } } } void AStarSearch::reset_nodes() { for (auto node : m_nodes) { node->g = 0; node->h = 0; node->f = 0; node->blocked = false; node->parent = nullptr; } m_path.clear(); m_closed_list.clear(); m_open_list.clear(); } void AStarSearch::add_to_open_list(Node* node) { m_open_list.push_back(node); } void AStarSearch::add_to_closed_list(Node* node) { m_closed_list.push_back(node); } void AStarSearch::calc_f(Node* node) { node->calc_f(); } Node* AStarSearch::get_lowest_f_node() { Node* lowest_f_node = nullptr; int lowest_f = INT_MAX; for (auto node : m_open_list) { if (node->f < lowest_f) { lowest_f = node->f; lowest_f_node = node; } } return lowest_f_node; } void AStarSearch::update_neighbors(Node* node, Node* goal) { for (int dy = -1; dy <= 1; ++dy) { for (int dx = -1; dx <= 1; ++dx) { if (dx == 0 && dy == 0) { continue; } Node* neighbor = get_node(node->x + dx, node->y + dy); if (neighbor == nullptr) { continue; } if (neighbor->blocked) { continue; } if (std::find(m_closed_list.begin(), m_closed_list.end(), neighbor) != m_closed_list.end()) { continue; } int g = node->g + std::abs(dx) + std::abs(dy); bool is_better = false; if (std::find(m_open_list.begin(), m_open_list.end(), neighbor) == m_open_list.end()) { // 第一次访问邻居节点 neighbor->h = m_heuristic(neighbor, goal); is_better = true; add_to_open_list(neighbor); } else if (g < neighbor->g) { // 已经访问过邻居节点,但是当前路径更优 is_better = true; } if (is_better) { neighbor->parent = node; neighbor->g = g; calc_f(neighbor); } } } } ``` 最后,我们使用OpenGL绘制搜索过程的动画: ```c++ void draw_node(Node* node, float size) { if (node->blocked) { glColor3f(0.3f, 0.3f, 0.3f); } else { glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); } glBegin(GL_QUADS); glVertex2f(node->x - size, node->y - size); glVertex2f(node->x + size, node->y - size); glVertex2f(node->x + size, node->y + size); glVertex2f(node->x - size, node->y + size); glEnd(); } void draw_path(std::vector<Node*> path, float size) { if (path.empty()) { return; } glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); glLineWidth(2.0f); glBegin(GL_LINE_STRIP); for (auto node : path) { glVertex2f(node->x, node->y); } glEnd(); for (auto node : path) { draw_node(node, size * 1.5f); } } void draw_lists(std::vector<Node*> open_list, std::vector<Node*> closed_list, float size) { for (auto node : open_list) { glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); draw_node(node, size * 0.8f); } for (auto node : closed_list) { glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); draw_node(node, size * 0.8f); } } void draw_search(AStarSearch& search, float size) { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); for (auto node : search.m_nodes) { draw_node(node, size); } draw_lists(search.get_open_list(), search.get_closed_list(), size); draw_path(search.get_path(), size); glutSwapBuffers(); } void idle() { glutPostRedisplay(); } void reshape(int w, int h) { glViewport(0, 0, w, h); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); glOrtho(0, w, h, 0, -1, 1); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); } int main(int argc, char** argv) { glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE); glutInitWindowSize(640, 480); glutCreateWindow("A* Search"); AStarSearch search(40, 30); search.set_heuristic([](Node* a, Node* b) { return std::abs(a->x - b->x) + std::abs(a->y - b->y); }); search.get_node(10, 15)->blocked = true; search.get_node(11, 15)->blocked = true; search.get_node(12, 15)->blocked = true; search.get_node(13, 15)->blocked = true; search.get_node(14, 15)->blocked = true; glutDisplayFunc([&]() { draw_search(search, 10.0f); }); glutReshapeFunc(reshape); glutIdleFunc(idle); glutMainLoop(); return 0; } ``` 以上代码可以在OpenGL窗口中绘制网格地图、搜索路径、开放列表和关闭列表,通过设置障碍物和启动搜索,可以实时显示搜索过程的动画效果。

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