A*算法实现最短路径算法的python代码

时间: 2023-07-10 22:12:34 浏览: 87
以下是实现A*算法的最短路径算法的Python代码示例: ```python import heapq def astar(start, goal, graph): """A* algorithm implementation""" # Initialize the open and closed lists open_list = [] closed_list = set() # Add the start node to the open list heapq.heappush(open_list, (0, start)) # Initialize the g and h scores of the start node g_score = {start: 0} h_score = {start: heuristic(start, goal)} while open_list: # Get the node with the lowest f score _, current_node = heapq.heappop(open_list) # If the current node is the goal node, we have found the shortest path if current_node == goal: return reconstruct_path(start, goal, graph) # Add the current node to the closed list closed_list.add(current_node) # Iterate over the neighbors of the current node for neighbor, distance in graph[current_node].items(): # If the neighbor is already in the closed list, skip it if neighbor in closed_list: continue # Calculate the tentative g score of the neighbor tentative_g_score = g_score[current_node] + distance # If the neighbor is not in the open list, add it if neighbor not in [node[1] for node in open_list]: heapq.heappush(open_list, (tentative_g_score + heuristic(neighbor, goal), neighbor)) # If the neighbor is already in the open list and the tentative g score is greater, skip it elif tentative_g_score >= g_score[neighbor]: continue # Record the new g score and h score of the neighbor g_score[neighbor] = tentative_g_score h_score[neighbor] = heuristic(neighbor, goal) # If there is no path from the start node to the goal node, return None return None def reconstruct_path(start, goal, graph): """Reconstructs the shortest path from start to goal""" # Initialize the path with the goal node path = [goal] # Keep adding the previous node to the path until we reach the start node while path[-1] != start: current_node = path[-1] previous_nodes = graph[current_node] previous_node = min(previous_nodes, key=lambda node: previous_nodes[node]) path.append(previous_node) # Reverse the path and return it return list(reversed(path)) def heuristic(node, goal): """Returns the estimated distance between node and goal""" # Use the Manhattan distance as the heuristic return abs(node[0] - goal[0]) + abs(node[1] - goal[1]) # Example usage: graph = { (0, 0): {(1, 0): 1, (0, 1): 1}, (1, 0): {(0, 0): 1, (1, 1): 1}, (0, 1): {(0, 0): 1, (1, 1): 1}, (1, 1): {(1, 0): 1, (0, 1): 1, (2, 1): 1}, (2, 1): {(1, 1): 1, (2, 2): 1}, (2, 2): {(2, 1): 1} } start = (0, 0) goal = (2, 2) print(astar(start, goal, graph)) # Output: [(0, 0), (1, 0), (1, 1), (2, 1), (2, 2)] ``` 该示例代码实现了A*算法,使用了堆(heapq)来优化寻找最小f值的节点。在计算路径时,使用了启发式函数(heuristic),这里使用的是曼哈顿距离(Manhattan distance)。该代码可以寻找从一个起始点到一个目标点的最短路径。

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