用Java实现重用搜索结果的迭代的Anytime repair A*算法

时间: 2023-07-16 13:12:32 浏览: 49
Anytime Repair A* (ARA*)算法是一种启发式搜索算法,旨在快速找到最优解,同时允许在搜索过程中随时停止并返回当前最好的解决方案。 ARA*基于A*算法,但使用了两个重要的技术:任意时间截止和重用搜索结果。重用搜索结果是指,在搜索过程中,如果找到一个状态,它已经被搜索过了,那么可以使用之前的搜索结果来加速搜索过程,从而减少搜索时间。 下面是用Java实现重用搜索结果的迭代的Anytime repair A*算法的示例代码: ``` import java.util.*; public class ARAStar { private static final int MAX_COST = Integer.MAX_VALUE; private Map<String, Integer> gScore; private Map<String, Integer> hScore; private Map<String, Integer> fScore; private PriorityQueue<String> openSet; private Set<String> closedSet; private Map<String, String> cameFrom; private int goalX, goalY; private int[][] obstacles; public ARAStar(int[][] obstacles, int goalX, int goalY) { this.gScore = new HashMap<>(); this.hScore = new HashMap<>(); this.fScore = new HashMap<>(); this.openSet = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(fScore::get)); this.closedSet = new HashSet<>(); this.cameFrom = new HashMap<>(); this.obstacles = obstacles; this.goalX = goalX; this.goalY = goalY; } public List<String> search(String start) { gScore.put(start, 0); hScore.put(start, heuristic(start)); fScore.put(start, hScore.get(start)); openSet.add(start); while (!openSet.isEmpty()) { String current = openSet.poll(); if (isGoal(current)) { return reconstructPath(current); } if (fScore.get(current) > getMaxFScore()) { continue; } closedSet.add(current); for (String neighbor : getNeighbors(current)) { if (closedSet.contains(neighbor)) { continue; } int tentativeGScore = gScore.get(current) + getCost(current, neighbor); if (!gScore.containsKey(neighbor) || tentativeGScore < gScore.get(neighbor)) { cameFrom.put(neighbor, current); gScore.put(neighbor, tentativeGScore); hScore.put(neighbor, heuristic(neighbor)); fScore.put(neighbor, tentativeGScore + hScore.get(neighbor)); if (!openSet.contains(neighbor)) { openSet.add(neighbor); } } } } return null; } private int getCost(String a, String b) { int ax = Integer.parseInt(a.split(",")[0]); int ay = Integer.parseInt(a.split(",")[1]); int bx = Integer.parseInt(b.split(",")[0]); int by = Integer.parseInt(b.split(",")[1]); if (obstacles[ax][ay] == MAX_COST || obstacles[bx][by] == MAX_COST) { return MAX_COST; } return Math.abs(ax - bx) + Math.abs(ay - by); } private List<String> getNeighbors(String node) { List<String> neighbors = new ArrayList<>(); int x = Integer.parseInt(node.split(",")[0]); int y = Integer.parseInt(node.split(",")[1]); if (x > 0) { neighbors.add((x - 1) + "," + y); } if (y > 0) { neighbors.add(x + "," + (y - 1)); } if (x < obstacles.length - 1) { neighbors.add((x + 1) + "," + y); } if (y < obstacles[0].length - 1) { neighbors.add(x + "," + (y + 1)); } return neighbors; } private boolean isGoal(String node) { int x = Integer.parseInt(node.split(",")[0]); int y = Integer.parseInt(node.split(",")[1]); return x == goalX && y == goalY; } private int heuristic(String node) { int x = Integer.parseInt(node.split(",")[0]); int y = Integer.parseInt(node.split(",")[1]); return Math.abs(x - goalX) + Math.abs(y - goalY); } private List<String> reconstructPath(String node) { List<String> path = new ArrayList<>(); path.add(node); while (cameFrom.containsKey(node)) { node = cameFrom.get(node); path.add(0, node); } return path; } public void setMaxFScore(int maxFScore) { for (String node : openSet) { if (fScore.get(node) > maxFScore) { gScore.put(node, MAX_COST); fScore.put(node, MAX_COST); } } } private int getMaxFScore() { return fScore.get(openSet.peek()); } } ``` 在这个示例中,我们使用了一个二维数组来表示地图和障碍物。 `search`方法接受一个起点,并返回一条路径到达目标点。`setMaxFScore`方法用于更新当前的最大f值,以便搜索更接近目标的路径,并且可以重复使用以前的搜索结果。

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