【转】A*寻路算法 C++实现
头文件:AStarPathFinding
#ifndef ASTARPATHFINDING_H #define ASTARPATHFINDING_H #include <queue>//为了使用优先级队列priority_queue #include <stack> #include <vector> //迷宫地图中节点类型标记 enum{ NODE_EMPTY,//可以通过的节点 NODE_OBSTACLE,//障碍物,不可通过 NODE_PATH//路径上的点 }; //记录路径上的点的坐标 typedef struct tagpathNode{ int x,y; }PathNode; //节点数据结构定义 typedef struct tagNode{ int x,y;//当前点在迷宫中的位置坐标 int g;//起始点到当前点实际代价 int h;//当前节点到目标节点最佳路径的估计代价 int f;//估计函数:f = g + h。 struct tagNode *father;//指向其父节点的指针 }Node; //定义STL优先队列的排序方式 class HeapCompare_f{ public: bool operator()(Node* x,Node* y) const { return x->f > y->f;//依据估价函数进行排序:升序排列 } }; //迷宫寻路:A*算法 class AStarPathFinding{ public: private: char *m_mapFileName;//存储地图信息的文件名 int m_rows,m_cols;//迷宫的高度和宽度 int **m_maze;//迷宫布局 int m_startX,m_startY;//起始点坐标 int m_endX,m_endY;//目标点坐标 ],dy[];//8个子节点移动方向:上、下、左、右、左上、右上、右下、左下 Node *startNode,*endNode;//起始节点和目标节点 int **m_path;//记录路径信息 int m_steps;//搜索所花费的总步数 //OPEN表:采用C++ STL中vector实现优先级队列功能 //注意:存储的是Node*指针 std::vector<Node*> OPENTable; //CLOSED表:存储的也是Node*指针 std::vector<Node*> CLOSEDTable; public: //构造函数 AStarPathFinding(char* mapFileName); ~AStarPathFinding();//析构函数 void init();//初始化 //读取地图信息 bool readMap(); //寻路主函数 bool pathFinding(); //产生路径信息 void generatePath(); //打印路径信息 void printPath(); //估计当前点到目标点的距离:曼哈顿距离 int judge(int x,int y); //判断某一节点是否合法 bool isIllegle(int x,int y); }; #endif
源文件:
#include "AStarPathFinding.h" #include <iostream> #include <cstdio> #include <cmath> #include <string> #include <fstream> using namespace std; ; AStarPathFinding::AStarPathFinding(char* mapFileName) :m_steps() { m_mapFileName = () * sizeof(char)); strcpy(m_mapFileName,mapFileName); } AStarPathFinding::~AStarPathFinding() { free(m_mapFileName); //千万不能有这句代码,因为startNode已加入OPEN表,会在释放OPEN表 //的时候释放,否则会造成重复释放,出现bug //delete startNode; delete endNode; ////释放迷宫布局数组:注意多维数组空间释放 ;i < m_rows;++i) { delete[] m_maze[i]; } delete[] m_maze; ;i < m_rows;++i) { delete[] m_path[i]; } delete[] m_path; //释放OPEN表以及CLOSED表内存空间 vector<Node*>::iterator iter; for (iter = OPENTable.begin();iter != OPENTable.end();++iter) { delete (*iter); } OPENTable.clear(); vector<Node*>::iterator iter2; for (iter2 = CLOSEDTable.begin();iter2 != CLOSEDTable.end();++iter2) { delete (*iter2); } CLOSEDTable.clear(); } void AStarPathFinding::init() { dx[] =dx[] = dx[] = -; dx[] =dx[] = ; dx[] =dx[] = dx[] = ; dy[] = dy[] = dy[] = -; dy[] =dy[] = ; dy[] =dy[] = dy[] = ; readMap(); //分配空间 m_path = new int *[m_rows]; ;i < m_rows;++i) { m_path[i] = new int[m_cols]; } startNode = new Node; startNode->x = m_startX; startNode->y = m_startY; startNode->g = ; startNode->h = judge(startNode->x,startNode->y); startNode->f = startNode->g + startNode->h; startNode->father = NULL; endNode = new Node; endNode->x = m_endX; endNode->y = m_endY; endNode->father = NULL; } bool AStarPathFinding::pathFinding() { //判断起始点和目标点是否是同一点 if (m_startX == m_endX && m_startY == m_endY) { cout << "WARNNING : The start point is the same as th destination " << endl; return true; } OPENTable.push_back(startNode);//起始点装入OPEN表 //对vector中元素进行排序:将最后一个元素加入原本已序的heap内 push_heap(OPENTable.begin(),OPENTable.end(),HeapCompare_f()); Node *tempNode = new Node; //开始遍历 for (;;) { if (OPENTable.empty())//判断OPEN表是否为空 { cout << "ERROR : unable to find the destination" << endl; return false; } tempNode = OPENTable.front();//注意:OPEN表为空会导致未定义行为 ++m_steps; //将第一个元素移到最后,并将剩余区间重新排序,组成新的heap pop_heap(OPENTable.begin(),OPENTable.end(),HeapCompare_f()); OPENTable.pop_back();//删除最后一个元素 //判断是否已经搜寻到目标节点 if (tempNode->x == m_endX && tempNode->y == m_endY) { cout << "OK : success to find the destination" << endl; endNode->g = tempNode->g; endNode->h = tempNode->h; endNode->f = tempNode->f; endNode->father = tempNode->father; generatePath(); return true; } ;i < ;++i)//针对每个子节点 { int nextX = tempNode->x + dx[i]; int nextY = tempNode->y + dy[i]; if (isIllegle(nextX,nextY)) { //注意:障碍物角落不能直接通过 == *(*(m_maze + tempNode->x) + nextY) || == *(*(m_maze + nextX) + tempNode->y)) { continue; } //计算此子节点的g值 int newGVal; if (!dx[i] && !dy[i])//位于对角线上 { newGVal = tempNode->g + ; } else newGVal = tempNode->g + ; //搜索OPEN表,判断此点是否在OPEN表中 vector<Node*>::iterator OPENTableResult; for (OPENTableResult = OPENTable.begin(); OPENTableResult != OPENTable.end();++OPENTableResult) { if ((*OPENTableResult)->x == nextX && (*OPENTableResult)->y == nextY) { break; } } //此子节点已经存在于OPEN表中 if (OPENTableResult != OPENTable.end()) { //OPEN表中节点的g值已经是最优的,则跳过此节点 if ((*OPENTableResult)->g <= newGVal) { continue; } } //搜索CLOSED表,判断此节点是否已经存在于其中 vector<Node*>::iterator CLOSEDTableResult; for (CLOSEDTableResult = CLOSEDTable.begin(); CLOSEDTableResult != CLOSEDTable.end();++CLOSEDTableResult) { if ((*CLOSEDTableResult)->x == nextX && (*CLOSEDTableResult)->y == nextY) { break; } } //此节点已经存在于CLOSED表中 if (CLOSEDTableResult != CLOSEDTable.end()) { //CLOSED表中的节点已经是最优的,则跳过 if ((*CLOSEDTableResult)->g <= newGVal) { continue; } } //此节点是迄今为止的最优节点 Node *bestNode = new Node; bestNode->x = nextX; bestNode->y = nextY; bestNode->father = tempNode; bestNode->g = newGVal; bestNode->h = judge(nextX,nextY); bestNode->f = bestNode->g + bestNode->h; //如果已经存在于CLOSED表中,将其移除 if (CLOSEDTableResult != CLOSEDTable.end()) { delete (*CLOSEDTableResult); CLOSEDTable.erase(CLOSEDTableResult); } //如果已经存在于OPEN表,更新 if (OPENTableResult != OPENTable.end()) { delete (*OPENTableResult); OPENTable.erase(OPENTableResult); //重新建堆,实现排序。注意不能用sort_heap,因为如果容器为空的话会出现bug make_heap(OPENTable.begin(),OPENTable.end(),HeapCompare_f()); } OPENTable.push_back(bestNode);//将最优节点放入OPEN表 push_heap(OPENTable.begin(),OPENTable.end(),HeapCompare_f());//重新排序 } } CLOSEDTable.push_back(tempNode); } return false; } void AStarPathFinding::generatePath() { Node *nodeChild = endNode; Node *nodeParent = endNode->father; do { *(*(m_path + nodeChild->x) + nodeChild->y) = NODE_PATH;//标记为路径上的点 nodeChild = nodeParent; nodeParent = nodeParent->father; } while (nodeChild != startNode); *(*(m_path + startNode->x) + startNode->y) = NODE_PATH;//标记为路径上的点 } void AStarPathFinding::printPath() { cout << "The path is " << endl; ;i < m_rows;++i) { ;j < m_cols;++j) { if (NODE_PATH == *(*(m_path + i) + j)) { cout << "# "; } else cout << *(*(m_maze + i) + j) << " "; } cout << endl; } cout << "搜索总步数:" << m_steps << endl; } bool AStarPathFinding::readMap() { //从文本文件读取迷宫布局信息 ifstream mapFileStream(m_mapFileName); if (!mapFileStream) { cerr << "ERROR : unable to open map file" << endl; return false; } mapFileStream >> m_rows >> m_cols; //多维数组空间分配 m_maze = new int *[m_rows]; ;i < m_rows;++i) { m_maze[i] = new int[m_cols]; } mapFileStream >> m_startX >> m_startY; mapFileStream >> m_endX >> m_endY; ;i < m_rows;++i) { ;j < m_cols;++j) { mapFileStream >> *(*(m_maze + i) + j); } } return true; } int AStarPathFinding::judge(int x, int y) { * (abs(m_endX - x) + abs(m_endY - y))); } bool AStarPathFinding::isIllegle(int x, int y) { && x < m_rows && y >= && y < m_cols && *(*(m_maze + x) + y) == ) return true; else return false; } int main() { AStarPathFinding astar("map.txt"); astar.init(); astar.pathFinding(); astar.generatePath(); astar.printPath(); ; }
地图文件:
以上三个文件放在同一个目录下
打开终端:
g++ AStarPathFinding.cpp
./a.out
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