C++用A*算法实现迷宫最短路径搜索的方法

原创|其它|编辑:郝浩|2009-11-16 11:04:46.000|阅读 1091 次

概述:A本文介绍C++实现A*算法实现迷宫最短路径搜索的方法。

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  在今天早上的时候,我还到处“求医问药”希望能解决程序中未能解决的问题,郁闷了一天,总算是明白问题是出在什么地方的了。好了,还是先将迷宫算法的解决算法发上来,之后再讨论之前的问题出在什么地方,又是怎样解决的。

  迷宫算法如下:

  //#############################################################//

  //在VC6及vs2005里面都没有调试通过,在MinGW Developer Studio和gCC里面调试通过

#include 
  #include 
  #include 
  #include 
  #include 
  using namespace std;
  #define MAZE_ROW 9
  #define MAZE_COL 7
  char maze[MAZE_ROW][MAZE_COL]={
  ' ',' ',' ','#','#','#','#',
  '#','#',' ','#','#','#','#',
  ' ','#',' ','#','#','#','#',
  ' ','#',' ',' ',' ',' ',' ',
  ' ',' ','#','#','#','#',' ',
  '#',' ',' ',' ',' ','#',' ',
  '#','#',' ','#',' ','#',' ',
  ' ',' ',' ',' ','#','#',' ',
  ' ',' ','#',' ',' ','#',' ',
  };
  typedef struct {
  int gn;
  int fn;
  int flag; //1——in open; 2——in close
  }GFN;
  map gmap; //g值
  int Bi=0, Bj=0;
  int Ei=6, Ej=6;
  bool opensort(int n1,int n2)
  {
  map::iterator pos1,pos2;
  pos1 = gmap.find(n1);
  pos2 = gmap.find(n2);
  return pos1->second->fn < pos2->second->fn;
  }
  void getway(int i,int j,int gn); //输出路径
  void printmaze();
  void printway();
  bool isok(int i,int j);//判断n1位置为迷宫中可以走的位置
  int main()
  {
  vector open;
  vector close;
  map::iterator pos;
  vector::iterator it;
  int n,gn,fn;
  int n1,gn1,fn1;
  int ci,cj;
  int ni,nj;
  GFN* pgf = NULL;
  printmaze();
  ci = Bi;
  cj = Bj;
  n = ci*MAZE_COL + cj;
  gn = 0;
  fn = abs(Ei-ci)+abs(Ej-cj);
  pgf=new GFN;
  pgf->gn = 0;
  pgf->fn = fn;
  pgf->flag = 1;
  gmap[n] = pgf;
  open.push_back(n);
  while(!open.empty()){
  n = open.front(); //pop front from open
  open.erase(open.begin());
  ci = n/MAZE_COL; //the corren sit
  cj = n%MAZE_COL;
  pos = gmap.find(n); //find the sit
  gn = pos->second->gn;
  fn = pos->second->fn;
  pos->second->flag = 2;
  close.push_back(n); //push n into close
  if(ci==Ei && cj==Ej)
  {
  cout<<"找到最短路径,长度为:"< 
  // getway(Ei,Ej,gn-1);
  // printway();
  return 1;
  }
  gn1 = gn+1;
  for(int d=0; d<4; ++d){
  ni = ci;
  nj = cj;
  switch(d){
  case 0 : //left derect
  nj = cj-1;
  break;
  case 1 : //up derect
  ni = ci-1;
  break;
  case 2 : //right derect
  nj = cj+1;
  break;
  case 3 : //down derect
  ni = ci+1;
  break;
  }//end_switch
  if(isok(ni,nj)){
  n1 = ni*MAZE_COL+nj;
  fn1 = abs(Ei-ni)+abs(Ej-nj)+gn1;
  pos = gmap.find(n1);
  if(pos!=gmap.end()){//n1 is old
  if(pos->second->fn > fn1){
  pos->second->fn = fn1;
  pos->second->gn = gn1;
  if(pos->second->flag==2){
  it = find(close.begin(),close.end(),n1);
  close.erase(it);
  open.push_back(n1);
  }
  sort(open.begin(),open.end(),opensort );
  }
  }
  else{//
  pgf = new GFN;
  pgf->gn = gn1;
  pgf->fn = fn1;
  pgf->flag = 1;
  gmap[n1] = pgf;
  open.push_back(n1);
  sort(open.begin(),open.end(),opensort );
  }//end_else
  }//end_if
  }//end_for
  }//end_while
  cout<<"没有路径可以到达出口!\n\n\n"< 
  return 1;
  }
  bool isok(int i,int j) //判断n1位置为迷宫中可以走的位置
  {
  if( i>=0 && i<=MAZE_ROW && j>=0 && j<=MAZE_COL && maze[i][j]==' ')
  return true;
  return false;
  }
  void printmaze()
  {
  cout<<"迷宫:"< 
  for(int i=0; i 
  for(int j=0; j 
  cout< 
  cout< 
  }
  cout<<"入口坐标为:("< 
  }

  早上的问题:

  原来在这个程序里面,我用的是list作为open和close的容器,然而在使用中的sort对open排序时总是有9个错误,在MinGW Developer Studio里调试都一样,我就到处求教,我很是郁闷,下午睡了一觉,醒来想到list里面本身有sort成员函数,可能是中的sort不支持list,于是我按照的我的想法写了一个小的test代码来验证一下。哇噻,原来真是这样,看来问题就是出在这里。于是解决的办法有如下两种:

  办法一:将list改为vector容器,相应的open.pop_front()改为open.erase(pop.begin());这样里的sort就可以比较对open表排序了。

  办法二:对open排序的地方(及sort(open.bengin(),open.end().opensort()))改为open.sort(opensort() )不过这时opensort要改为如下结构:

  struct opensort: public binary_function
  {
  bool operator () (const int& n1,const int& n2)const
  {
  map::iterator pos1,pos2;
  pos1 = gmap.find(n1);
  pos2 = gmap.find(n2);
  return pos1->second->fn < pos2->second->fn;
  }
  };

  这样,就没有问题了,哈哈,太好了,遇到问题,郁闷了一天,现在总算明白了

  //#############################################################//

  在这里谢谢一个朋友给的一个答复,他解释如下(其实不是这里的问题,但是他的答复让我知道了这个方法):

  Map是一个通过key(键)来获得value(值)的模板类。另一个问题是你希望在map中使用自己的类而不是已有的数据类型,比如现在已经用过的int。建立一个“为模板准备的(template-ready)”类,你必须确保在该类中包含一些成员函数和重载操作符。下面的一些成员是必须的:

  •缺省的构造函数(通常为空)

  •拷贝构造函数

  •重载的”=”运算符

  你应该重载尽可能多的运算符来满足特定模板的需要,比如,如果你想定义一个类作为 map中的键(key),你必须重载相关的运算符。但在这里不对重载运算符做过多讨论了。

  //程序:映射自定义的类。

  //目的:说明在map中怎样使用自定义的类。

  #include 
  #include 
  #include 
  #include 
  using namespace std;
  class CStudent
  {
  public:
  int nStudentID;
  int nAge;
  public:
  CStudent(){}//缺省构造函数——通常为空
  //完整的构造函数
  CStudent(int nSID, int nA){ nStudentID=nSID; nAge=nA;}
  //拷贝构造函数
  CStudent(const CStudent& ob){ nStudentID=ob.nStudentID; nAge=ob.nAge;}
  // 重载“=”
  void operator = (const CStudent& ob){nStudentID=ob.nStudentID; nAge=ob.nAge;}
  };
  int main(int argc, char* argv[])
  {
  map mapStudent;
  mapStudent["Joe Lennon"] = CStudent(103547, 22);
  mapStudent["Phil McCartney"] = CStudent(100723, 22);
  mapStudent["Raoul Starr"] = CStudent(107350, 24);
  mapStudent["Gordon Hamilton"] = CStudent(102330, 22);
  // 通过姓名来访问Cstudent类中的成员
  cout <<"The Student number for Joe Lennon is "<<
  (mapStudent["Joe Lennon"].nStudentID) << endl;
  return 0;
  }


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