用Java实现带有ImprovePath函数的重用搜索结果的ARAstar算法

时间: 2023-07-16 09:12:48 浏览: 84
ARA*算法(Anytime Repairing A*)是一种基于A*算法的启发式搜索算法,用于解决最短路径问题。它通过逐步减小阈值来进行搜索,每次搜索都会返回一条路径,并且可以在任何时候停止搜索并返回当前找到的最佳路径。在搜索过程中,如果发现更好的路径,ARA*算法会重新展开节点以更新路径。 在实现带有ImprovePath函数的重用搜索结果的ARA*算法时,我们需要考虑以下几个步骤: 1. 创建一个节点类(Node),包含节点的状态、父节点、g值、h值和f值等信息。 2. 创建一个OpenList类,用于存储待扩展的节点,并使用二叉堆(BinaryHeap)来实现最小堆。 3. 创建一个CloseList类,用于存储已经扩展过的节点,并使用HashMap来实现快速查找。 4. 实现A*算法的核心函数,包括计算启发式函数h()、计算代价函数g()、计算估价函数f()、扩展节点、更新OpenList以及更新CloseList等操作。 5. 实现ImprovePath函数,用于在搜索过程中重用已经搜索过的节点,并对新的路径进行优化。 下面给出Java代码实现: ```java import java.util.*; public class Node { public int[][] state; public int cost; public Node parent; public int f; public Node(int[][] s, int c) { state = s; cost = c; parent = null; f = 0; } } class OpenList { private BinaryHeap<Node> heap; public OpenList() { heap = new BinaryHeap<>(); } public boolean isEmpty() { return heap.isEmpty(); } public void add(Node node) { heap.add(node); } public Node remove() { return heap.remove(); } public void update(Node node) { heap.update(node); } } class CloseList { private HashMap<String, Node> map; public CloseList() { map = new HashMap<>(); } public boolean contains(String key) { return map.containsKey(key); } public void add(Node node) { map.put(Arrays.deepToString(node.state), node); } public Node get(String key) { return map.get(key); } } public class ARAstar { private int[][] goal; private int[][] start; private int n; private int m; private OpenList openList; private CloseList closeList; private int threshold; private int minCost; public ARAstar(int[][] s, int[][] g) { start = s; goal = g; n = start.length; m = start[0].length; openList = new OpenList(); closeList = new CloseList(); threshold = 0; minCost = Integer.MAX_VALUE; } public int[][] search() { Node node = new Node(start, 0); node.f = h(node); openList.add(node); while (!openList.isEmpty()) { node = openList.remove(); if (Arrays.deepEquals(node.state, goal)) { return node.state; } closeList.add(node); expand(node); } return null; } private void expand(Node node) { int[][] state = node.state; int cost = node.cost; int g = cost; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < m; j++) { if (state[i][j] == 0) { continue; } int[][] newState = move(state, i, j); if (newState == null) { continue; } Node newNode = closeList.get(Arrays.deepToString(newState)); if (newNode != null) { if (newNode.cost > g + 1) { newNode.parent = node; newNode.cost = g + 1; newNode.f = newNode.cost + h(newNode); if (openList.contains(newNode)) { openList.update(newNode); } else { openList.add(newNode); } } } else { newNode = new Node(newState, g + 1); newNode.parent = node; newNode.f = newNode.cost + h(newNode); openList.add(newNode); } } } } private int[][] move(int[][] state, int i, int j) { int[][] newState = new int[n][m]; for (int k = 0; k < n; k++) { System.arraycopy(state[k], 0, newState[k], 0, m); } if (i > 0 && newState[i - 1][j] == 0) { newState[i - 1][j] = newState[i][j]; newState[i][j] = 0; return newState; } if (i < n - 1 && newState[i + 1][j] == 0) { newState[i + 1][j] = newState[i][j]; newState[i][j] = 0; return newState; } if (j > 0 && newState[i][j - 1] == 0) { newState[i][j - 1] = newState[i][j]; newState[i][j] = 0; return newState; } if (j < m - 1 && newState[i][j + 1] == 0) { newState[i][j + 1] = newState[i][j]; newState[i][j] = 0; return newState; } return null; } private int h(Node node) { int[][] state = node.state; int cost = node.cost; int h = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < m; j++) { if (state[i][j] == 0) { continue; } int di = Math.abs(i - (state[i][j] - 1) / m); int dj = Math.abs(j - (state[i][j] - 1) % m); h += di + dj; } } return h; } private void ImprovePath(Node node, int threshold) { int f = node.cost + h(node); if (f > threshold) { minCost = Math.min(minCost, f); return; } if (Arrays.deepEquals(node.state, goal)) { minCost = node.cost; return; } int[][] state = node.state; int cost = node.cost; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < m; j++) { if (state[i][j] == 0) { continue; } int[][] newState = move(state, i, j); if (newState == null) { continue; } Node newNode = closeList.get(Arrays.deepToString(newState)); if (newNode != null) { if (newNode.cost > cost + 1) { newNode.parent = node; newNode.cost = cost + 1; ImprovePath(newNode, threshold); } } else { newNode = new Node(newState, cost + 1); newNode.parent = node; ImprovePath(newNode, threshold); } } } } public int[][] ARAstarSearch() { int[][] result = null; while (true) { result = search(); if (result != null) { return result; } if (minCost == Integer.MAX_VALUE) { return null; } threshold = minCost; minCost = Integer.MAX_VALUE; closeList = new CloseList(); Node node = new Node(start, 0); node.f = h(node); openList.add(node); while (!openList.isEmpty()) { node = openList.remove(); if (node.cost + h(node) > threshold) { minCost = Math.min(minCost, node.cost + h(node)); break; } if (Arrays.deepEquals(node.state, goal)) { return node.state; } closeList.add(node); expand(node); } while (!openList.isEmpty()) { Node node1 = openList.remove(); ImprovePath(node1, threshold); if (minCost == threshold) { break; } } } } } ``` 以上就是用Java实现带有ImprovePath函数的重用搜索结果的ARAstar算法的方法。
阅读全文

相关推荐

最新推荐

recommend-type

Java编程实现轨迹压缩之Douglas-Peucker算法详细代码

本资源摘要信息提供了Java编程实现轨迹压缩之Douglas-Peucker算法的详细代码,包括问题描述、数据预处理、Douglas-Peucker轨迹压缩算法、点到直线的距离、平均误差求解、压缩率求解、数据结果文件的生成、代码实现等...
recommend-type

python 遗传算法求函数极值的实现代码

本篇将详细解释如何使用Python实现遗传算法来求解函数的极值。 首先,我们创建一个名为`Ga`的类,该类包含了遗传算法的核心组件: 1. **初始化**:`__init__`方法设置了搜索空间的边界(`boundsbegin`和`boundsend...
recommend-type

Java实现的求逆矩阵算法示例

Java实现的求逆矩阵算法示例 本文主要介绍了Java实现的求逆矩阵算法,涉及java基于数组的矩阵遍历与运算相关操作技巧。下面将详细介绍该算法的实现细节。 矩阵逆矩阵算法 矩阵逆矩阵算法是线性代数中的一种重要...
recommend-type

Java基于分治算法实现的棋盘覆盖问题示例

Java代码实现了基于分治算法的棋盘覆盖问题,使用递归函数来处理子棋盘,并使用数组来存储棋盘的状态。代码中使用了四个参数tr、tc、dr、dc分别表示棋盘的左上角行号、左上角列号、特殊方格的行号和特殊方格的列号。...
recommend-type

使用FPGA实现复杂数学函数的计算

【使用FPGA实现复杂数学函数的计算】 在当今技术日新月异的时代,越来越多的应用领域对计算的精度和速度提出了极高的要求,尤其是在工业、科学、军事等关键行业中。现场可编程门阵列(FPGA)因其高度的灵活性和高...
recommend-type

Angular实现MarcHayek简历展示应用教程

资源摘要信息:"MarcHayek-CV:我的简历的Angular应用" Angular 应用是一个基于Angular框架开发的前端应用程序。Angular是一个由谷歌(Google)维护和开发的开源前端框架,它使用TypeScript作为主要编程语言,并且是单页面应用程序(SPA)的优秀解决方案。该应用不仅展示了Marc Hayek的个人简历,而且还介绍了如何在本地环境中设置和配置该Angular项目。 知识点详细说明: 1. Angular 应用程序设置: - Angular 应用程序通常依赖于Node.js运行环境,因此首先需要全局安装Node.js包管理器npm。 - 在本案例中,通过npm安装了两个开发工具:bower和gulp。bower是一个前端包管理器,用于管理项目依赖,而gulp则是一个自动化构建工具,用于处理如压缩、编译、单元测试等任务。 2. 本地环境安装步骤: - 安装命令`npm install -g bower`和`npm install --global gulp`用来全局安装这两个工具。 - 使用git命令克隆远程仓库到本地服务器。支持使用SSH方式(`***:marc-hayek/MarcHayek-CV.git`)和HTTPS方式(需要替换为具体用户名,如`git clone ***`)。 3. 配置流程: - 在server文件夹中的config.json文件里,需要添加用户的电子邮件和密码,以便该应用能够通过内置的联系功能发送信息给Marc Hayek。 - 如果想要在本地服务器上运行该应用程序,则需要根据不同的环境配置(开发环境或生产环境)修改config.json文件中的“baseURL”选项。具体而言,开发环境下通常设置为“../build”,生产环境下设置为“../bin”。 4. 使用的技术栈: - JavaScript:虽然没有直接提到,但是由于Angular框架主要是用JavaScript来编写的,因此这是必须理解的核心技术之一。 - TypeScript:Angular使用TypeScript作为开发语言,它是JavaScript的一个超集,添加了静态类型检查等功能。 - Node.js和npm:用于运行JavaScript代码以及管理JavaScript项目的依赖。 - Git:版本控制系统,用于代码的版本管理及协作开发。 5. 关于项目结构: - 该应用的项目文件夹结构可能遵循Angular CLI的典型结构,包含了如下目录:app(存放应用组件)、assets(存放静态资源如图片、样式表等)、environments(存放环境配置文件)、server(存放服务器配置文件如上文的config.json)等。 6. 开发和构建流程: - 开发时,可能会使用Angular CLI来快速生成组件、服务等,并利用热重载等特性进行实时开发。 - 构建应用时,通过gulp等构建工具可以进行代码压缩、ES6转译、单元测试等自动化任务,以确保代码的质量和性能优化。 7. 部署: - 项目最终需要部署到服务器上,配置文件中的“baseURL”选项指明了服务器上的资源基础路径。 8. 关于Git仓库: - 压缩包子文件的名称为MarcHayek-CV-master,表明这是一个使用Git版本控制的仓库,且存在一个名为master的分支,这通常是项目的主分支。 以上知识点围绕Angular应用“MarcHayek-CV:我的简历”的创建、配置、开发、构建及部署流程进行了详细说明,涉及了前端开发中常见的工具、技术及工作流。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

深入剖析:内存溢出背后的原因、预防及应急策略(专家版)

![深入剖析:内存溢出背后的原因、预防及应急策略(专家版)](https://d8it4huxumps7.cloudfront.net/uploads/images/65e82a01a4196_dangling_pointer_in_c_2.jpg?d=2000x2000) 参考资源链接:[Net 内存溢出(System.OutOfMemoryException)的常见情况和处理方式总结](https://wenku.csdn.net/doc/6412b784be7fbd1778d4a95f?spm=1055.2635.3001.10343) # 1. 内存溢出的概念及影响 内存溢出,又称
recommend-type

Java中如何对年月日时分秒的日期字符串作如下处理:如何日期分钟介于两个相连的半点之间,就将分钟数调整为前半点

在Java中,你可以使用`java.time`包中的类来处理日期和时间,包括格式化和调整。下面是一个示例,展示了如何根据给定的日期字符串(假设格式为"yyyy-MM-dd HH:mm:ss")进行这样的处理: ```java import java.text.SimpleDateFormat; import java.time.LocalDateTime; import java.time.ZoneId; import java.time.ZonedDateTime; public class Main { public static void main(String[] args
recommend-type

Crossbow Spot最新更新 - 获取Chrome扩展新闻

资源摘要信息:"Crossbow Spot - Latest News Update-crx插件" 该信息是关于一款特定的Google Chrome浏览器扩展程序,名为"Crossbow Spot - Latest News Update"。此插件的目的是帮助用户第一时间获取最新的Crossbow Spot相关信息,它作为一个RSS阅读器,自动聚合并展示Crossbow Spot的最新新闻内容。 从描述中可以提取以下关键知识点: 1. 功能概述: - 扩展程序能让用户领先一步了解Crossbow Spot的最新消息,提供实时更新。 - 它支持自动更新功能,用户不必手动点击即可刷新获取最新资讯。 - 用户界面设计灵活,具有美观的新闻小部件,使得信息的展现既实用又吸引人。 2. 用户体验: - 桌面通知功能,通过Chrome的新通知中心托盘进行实时推送,确保用户不会错过任何重要新闻。 - 提供一个便捷的方式来保持与Crossbow Spot最新动态的同步。 3. 语言支持: - 该插件目前仅支持英语,但开发者已经计划在未来的版本中添加对其他语言的支持。 4. 技术实现: - 此扩展程序是基于RSS Feed实现的,即从Crossbow Spot的RSS源中提取最新新闻。 - 扩展程序利用了Chrome的通知API,以及RSS Feed处理机制来实现新闻的即时推送和展示。 5. 版权与免责声明: - 所有的新闻内容都是通过RSS Feed聚合而来,扩展程序本身不提供原创内容。 - 用户在使用插件时应遵守相关的版权和隐私政策。 6. 安装与使用: - 用户需要从Chrome网上应用店下载.crx格式的插件文件,即Crossbow_Spot_-_Latest_News_Update.crx。 - 安装后,插件会自动运行,并且用户可以对其进行配置以满足个人偏好。 从以上信息可以看出,该扩展程序为那些对Crossbow Spot感兴趣或需要密切跟进其更新的用户提供了一个便捷的解决方案,通过集成RSS源和Chrome通知机制,使得信息获取变得更加高效和及时。这对于需要实时更新信息的用户而言,具有一定的实用价值。同时,插件的未来发展计划中包括了多语言支持,这将使得更多的用户能够使用并从中受益。