A*算法介绍及代码演示
本帖最后由 巨蟹座 于 2012-12-28 22:17 编辑1、A*算法的程序编写原理c
A*算法是最好优先算法的一种。只是有一些约束条件而已。先来看看最好优先算法是如何编写的。如图有如下的状态空间：（起始位置是A，目标位置是P，字母后的数字表示节点的估价值）。
如图有如下的状态空间：（起始位置是A，目标位置是P，字母后的数字表示节点的估价值
搜索过程中设置两个表：OPEN和CLOSED。OPEN表保存了所有已生成而未考察的节点，CLOSED表中记录已访问过的节点。算法中有一步是根据估价函数重排OPEN表。这样循环中的每一步只考虑OPEN表中状态最好的节点。具体搜索过程如下：
1）初始状态：
OPEN=; CLOSED=[];
2）估算A5，取得搜有子节点，并放入OPEN表中；
OPEN=; CLOSED=
3）估算B4，取得搜有子节点，并放入OPEN表中；
OPEN=; CLOSED= A5]
4）估算C4；取得搜有子节点，并放入OPEN表中；
OPEN= CLOSED= A5]
5）估算H3，取得搜有子节点，并放入OPEN表中；
OPEN=; CLOSED= A5]
6）估算O2，取得搜有子节点，并放入OPEN表中；
OPEN=; CLOSED= A5]
7）估算P3，已得到解；
算法的伪程序如下：
Best_First_Search()
{
Open = [起始节点];
Closed = [];
while ( Open表非空 )
{
从Open中取得一个节点X, 并从OPEN表中删除.
if (X是目标节点)
{
求得路径PATH;
返回路径PATH;
}
for (每一个X的子节点Y)
{
if( Y不在OPEN表和CLOSE表中 )
{
求Y的估价值;
并将Y插入OPEN表中; //还没有排序
}
else if( Y在OPEN表中 )
{
if( Y的估价值小于OPEN表的估价值 )
更新OPEN表中的估价值;
}
else //Y在CLOSE表中
{
if( Y的估价值小于CLOSE表的估价值 )
{
更新CLOSE表中的估价值;
从CLOSE表中移出节点, 并放入OPEN表中;
}
}
将X节点插入CLOSE表中;
按照估价值将OPEN表中的节点排序;
} //end for
} //end while
} //end func
伪程序出来了，写一个源程序应该不是问题了，依葫芦画瓢就可以。A*算法的程序与此是一样的，只要注意估价函数中的g(n)的h(n)约束条件就可以了。
2、用A*算法实现最短路径的搜索
在游戏设计中，经常要涉及到最短路径的搜索，现在一个比较好的方法就是用A*算法进行设计。
注意下面所说的都是以ClassAstar这个程序为蓝本，这个程序是一个完整的工程。里面带了一个EXE文件。可以先看看。
A*算法的核心是估价函数f(n)，它包括g(n)和h(n)两部分。g(n)是已经走过的代价，h(n)是n到目标的估计代价。在这个例子中g(n)表示在状态空间从起始节点到n节点的深度，h(n)表示n节点所在地图的位置到目标位置的直线距离。一个是状态空间，一个是实际的地图，不要搞错了。再详细点说，有一个物体A，在地图上的坐标是(xa,ya)，A所要到达的目标b的坐标是(xb,yb)。则开始搜索时，设置一个起始节点1，生成八个子节点2 - 9 因为有八个方向。如图：
file:///C:\Users\Unity\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-170.png
图2 节点图
先看搜索主函数：
void AstarPathfinder::FindPath(int sx, int sy, int dx, int dy)
{
NODE *Node, *BestNode;
int TileNumDest;
//得到目标位置，作判断用
TileNumDest = TileNum(sx, sy);
//生成Open和Closed表
OPEN=( NODE* )calloc(1,sizeof( NODE ));
CLOSED=( NODE* )calloc(1,sizeof( NODE ));
//生成起始节点，并放入Open表中
Node=( NODE* )calloc(1,sizeof( NODE ));
Node->g = 0;
//这是计算h值
Node->h = (dx-sx)*(dx-sx) + (dy-sy)*(dy-sy); // should really use sqrt().
//这是计算f值，即估价值
Node->f = Node->g+Node->h;
Node->NodeNum = TileNum(dx, dy);
Node->x = dx;
Node->y = dy;
OPEN->NextNode=Node; // make Open List point to first node
for (;;)
{
//从Open表中取得一个估价值最好的节点
BestNode=ReturnBestNode();
//如果该节点是目标节点就退出
if (BestNode->NodeNum == TileNumDest) // if we've found the end, break and finish
break;
//否则生成子节点
GenerateSuccessors(BestNode,sx,sy);
}
PATH = BestNode;
}
再看看生成子节点函数 GenerateSuccessors：
void AstarPathfinder::GenerateSuccessors(NODE *BestNode, int dx, int dy)
{
int x, y;
//依次生成八个方向的子节点，简单！
// Upper-Left
if ( FreeTile(x=BestNode->x-TILESIZE, y=BestNode->y-TILESIZE) )
GenerateSucc(BestNode,x,y,dx,dy);
// Upper
if ( FreeTile(x=BestNode->x, y=BestNode->y-TILESIZE) )
GenerateSucc(BestNode,x,y,dx,dy);
// Upper-Right
if ( FreeTile(x=BestNode->x+TILESIZE, y=BestNode->y-TILESIZE) )
GenerateSucc(BestNode,x,y,dx,dy);
// Right
if ( FreeTile(x=BestNode->x+TILESIZE, y=BestNode->y) )
GenerateSucc(BestNode,x,y,dx,dy);
// Lower-Right
if ( FreeTile(x=BestNode->x+TILESIZE, y=BestNode->y+TILESIZE) )
GenerateSucc(BestNode,x,y,dx,dy);
// Lower
if ( FreeTile(x=BestNode->x, y=BestNode->y+TILESIZE) )
GenerateSucc(BestNode,x,y,dx,dy);
// Lower-Left
if ( FreeTile(x=BestNode->x-TILESIZE, y=BestNode->y+TILESIZE) )
GenerateSucc(BestNode,x,y,dx,dy);
// Left
if ( FreeTile(x=BestNode->x-TILESIZE, y=BestNode->y) )
GenerateSucc(BestNode,x,y,dx,dy);
}
看看最重要的函数GenerateSucc：
void AstarPathfinder::GenerateSucc(NODE *BestNode,int x, int y, int dx, int dy)
{
int g, TileNumS, c = 0;
NODE *Old, *Successor;
//计算子节点的 g 值
g = BestNode->g+1; // g(Successor)=g(BestNode)+cost of getting from BestNode to Successor
TileNumS = TileNum(x,y); // identification purposes
//子节点再Open表中吗？
if ( (Old=CheckOPEN(TileNumS)) != NULL ) // if equal to NULL then not in OPEN list,
// else it returns the Node in Old
{
//若在
for( c = 0; c <8; c++)
if( BestNode->Child == NULL ) // Add Old to the list of BestNode's Children
// (or Successors).
break;
BestNode->Child = Old;
//比较Open表中的估价值和当前的估价值（只要比较g值就可以了）
if ( g g ) // if our new g value is Parent = BestNode;
Old->g = g;
Old->f = g + Old->h;
}
}
else //在Closed表中吗？
if ( (Old=CheckCLOSED(TileNumS)) != NULL ) // if equal to NULL then not in OPEN list
// else it returns the Node in Old
{
//若在
for( c = 0; c<8; c++)
if ( BestNode->Child == NULL ) // Add Old to the list of BestNode's
// Children (or Successors). break;
BestNode->Child = Old;
//比较Closed表中的估价值和当前的估价值（只要比较g值就可以了）
if ( g g ) // if our new g value is Parent = BestNode;
Old->g = g;
Old->f = g + Old->h; //再依次更新Old的所有子节点的估价值
PropagateDown(Old); // Since we changed the g value of Old, we need
// to propagate this new value downwards, i.e.
// do a Depth-First traversal of the tree!
}
}
else //不在Open表中也不在Close表中
{
//生成新的节点
Successor = ( NODE* )calloc(1,sizeof( NODE ));
Successor->Parent = BestNode;
Successor->g = g;
Successor->h = (x-dx)*(x-dx) + (y-dy)*(y-dy); // should do sqrt(), but since we
don't really
Successor->f = g+Successor->h; // care about the distance but just which branch
looks Successor->x = x; // better this should suffice. Anyayz it's faster.
Successor->y = y;
Successor->NodeNum = TileNumS;
//再插入Open表中，同时排序。
Insert(Successor); // Insert Successor on OPEN list wrt f
for( c =0; c <8; c++)
if ( BestNode->Child == NULL ) // Add Old to the list of BestNode's Children (or Successors).
break;
BestNode->Child = Successor;
}
}
仔细看看这个程序，会发现这个程序和前面说的伪程序有一些不同，在GenerateSucc函数中，当子节点在Closed表中时，没有将子节点从Closed表中删除并放入Open表中。而是直接的重新的计算该节点的所有子节点的估价值（用PropagateDown函数）。这样可以快一些。另当子节点在Open表和Closed表中时，重新的计算估价值后，没有重新的对Open表中的节点排序。 看看了，支持一下，努力
不错 不错 不错{:soso__3922851084632044791_6:} {:5_424:}{:5_424:}{:5_424:} 好东西 谢谢分享 看看了，支持一下，努力 666666666666666666666666 楼主是超人 顶顶多好 真心顶
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