首页 > IT职业 > IT图书 > A*搜索算法(python)
先了解一下什么是A*算法。
A搜寻算法,俗称A星算法。这是一种在图形平面上,有多个节点的路径,求出最低通过成本的算法。常用于游戏中的NPC(Non-Player-ControlledCharacter)的移动计算,或线上游戏的BOT(ROBOT)的移动计算上。该算法像Dijkstra算法一样,可以找到一条最短路径;也像BFS一样,进行启发式的搜索。
A算法是一种启发式搜索算法,启发式搜索就是在状态空间中的搜索对每一个搜索的位置进行评估,得到最好的位置,再从这个位置进行搜索直到目标。这样可以省略大量无谓的搜索路径,提高了效率。
F = G + H
F - 方块的总移动代价
G - 开始点到当前方块的移动代价
H - 当前方块到结束点的预估移动代价
G值是怎么计算的?
假设现在我们在某一格子,邻近有8个格子可走,当我们往上、下、左、右这4个格子走时,移动代价为10;当往左上、左下、右上、右下这4个格子走时,移动代价为14;即走斜线的移动代价为走直线的1.4倍。
这就是G值最基本的计算方式,适用于大多数2.5Drpg页游。
根据游戏需要,G值的计算可以进行拓展。如加上地形因素对寻路的影响。格子地形不同,那么选择通过不同地形格子,移动代价肯定不同。同一段路,平地地形和丘陵地形,虽然都可以走,但平地地形显然更易走。
我们可以给不同地形赋予不同代价因子,来体现出G值的差异。如给平地地形设置代价因子为1,丘陵地形为2,在移动代价相同情况下,平地地形的G值更低,算法就会倾向选择G值更小的平地地形。
G = 移动代价 * 代价因子
H值是如何预估出来的?
很显然,在只知道当前点,结束点,不知道这两者的路径情况下,我们无法精确地确定H值大小,所以只能进行预估。
有多种方式可以预估H值,如曼哈顿距离、欧式距离、对角线估价,最常用最简单的方法就是使用曼哈顿距离进行预估:
H = 当前方块到结束点的水平距离 + 当前方块到结束点的垂直距离
题外话:A星算法之所以被认为是具有启发策略的算法,在于其可通过预估H值,降低走弯路的可能性,更容易找到一条更短的路径。其他不具有启发策略的算法,没有做预估处理,只是穷举出所有可通行路径,然后从中挑选一条最短的路径。这也是A星算法效率更高的原因。
鉴于前人已经把原理讲的很清楚了,便不再废话,想要深入了解下的可以参考下面的两篇文章。
接下来上代码:
文件AStar.py
# coding=utf-8#描述AStar算法中的节点数据 class Point: """docstring for point""" def __init__(self, x = 0, y = 0): self.x = x self.y = y class Node: def __init__(self, point, g = 0, h = 0): self.point = point #自己的坐标 self.father = None #父节点 self.g = g #g值 self.h = h #h值 """ 估价公式:曼哈顿算法 """ def manhattan(self, endNode): self.h = (abs(endNode.point.x - self.point.x) + abs(endNode.point.y - self.point.y))*10 def setG(self, g): self.g = g def setFather(self, node): self.father = nodeclass AStar: """ A* 算法 python 2.7 """ def __init__(self, map2d, startNode, endNode): """ map2d: 寻路数组 startNode: 寻路起点 endNode: 寻路终点 """ #开放列表 self.openList = [] #封闭列表 self.closeList = [] #地图数据 self.map2d = map2d #起点 self.startNode = startNode #终点 self.endNode = endNode #当前处理的节点 self.currentNode = startNode #最后生成的路径 self.pathlist = []; return; def getMinFNode(self): """ 获得openlist中F值最小的节点 """ nodeTemp = self.openList[0] for node in self.openList: if node.g + node.h文件2
文件map2d.py
# coding=utf-8from __future__ import print_functionclass map2d: """ 地图数据 """ def __init__(self): self.data = [list("####################"), list("#*****#************#"), list("#*****#*****#*####*#"), list("#*########*##******#"), list("#*****#*****######*#"), list("#*****#####*#******#"), list("####**#*****#*######"), list("#*****#**#**#**#***#"), list("#**#*****#**#****#*#"), list("####################")] self.w = 20 self.h = 10 self.passTag = '*' self.pathTag = 'o' def showMap(self): for x in xrange(0, self.h): for y in xrange(0, self.w): print(self.data[x][y], end='') print(" ") return; def setMap(self, point): self.data[point.x][point.y] = self.pathTag return; def isPass(self, point): if (point.x self.h - 1) or (point.y self.w - 1): return False; if self.data[point.x][point.y] == self.passTag: return True;文件3
文件AStarTest.py
# coding=utf-8import map2dimport AStarif __name__ == '__main__': ##构建地图 mapTest = map2d.map2d(); mapTest.showMap(); ##构建A* aStar = AStar.AStar(mapTest, AStar.Node(AStar.Point(1,1)), AStar.Node(AStar.Point(8,18))) print "A* start:" ##开始寻路 if aStar.start(): aStar.setMap(); mapTest.showMap(); else: print "no way"在AStar.py中增加了对拐角的处理,设置拐角无法直达。
运行结果:
image.png
参考:
用简单直白的方式讲解A星寻路算法原理
A星算法详解(个人认为最详细,最通俗易懂的一个版本)
作者:漫步_9378
链接:https://www.jianshu.com/p/613ef51394ec
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