A*路径规划算法是一种常用的启发式搜索算法,用于找到从起点到目标点的最短路径。在该算法中,等待行为通常用于处理障碍物或者其他无法立即通过的情况。
以下是一个使用Python实现的A*路径规划算法,并包含等待行为的代码示例:
import heapq
# 定义一个节点类
class Node:
def __init__(self, position, parent=None, g=0, h=0):
self.position = position
self.parent = parent
self.g = g
self.h = h
self.f = g + h
def __lt__(self, other):
return self.f < other.f
# 定义A*路径规划函数
def astar(start, goal, grid):
open_list = []
closed_list = []
heapq.heappush(open_list, start)
while open_list:
current_node = heapq.heappop(open_list)
if current_node.position == goal.position:
path = []
while current_node:
path.append(current_node.position)
current_node = current_node.parent
return path[::-1]
closed_list.append(current_node)
neighbors = get_neighbors(current_node, grid)
for neighbor in neighbors:
if neighbor in closed_list:
continue
g = current_node.g + 1
h = heuristic(neighbor.position, goal.position)
f = g + h
if neighbor in open_list:
if g < neighbor.g:
neighbor.g = g
neighbor.f = f
neighbor.parent = current_node
else:
neighbor.g = g
neighbor.h = h
neighbor.f = f
neighbor.parent = current_node
heapq.heappush(open_list, neighbor)
return None
# 定义获取相邻节点的函数
def get_neighbors(node, grid):
neighbors = []
x, y = node.position
# 上方的节点
if y > 0:
neighbors.append(Node((x, y-1)))
# 下方的节点
if y < len(grid) - 1:
neighbors.append(Node((x, y+1)))
# 左边的节点
if x > 0:
neighbors.append(Node((x-1, y)))
# 右边的节点
if x < len(grid[0]) - 1:
neighbors.append(Node((x+1, y)))
return neighbors
# 定义启发函数(这里使用曼哈顿距离)
def heuristic(position, goal):
return abs(position[0] - goal[0]) + abs(position[1] - goal[1])
# 测试代码
grid = [
[0, 0, 0, 0, 0],
[0, 1, 1, 1, 0],
[0, 0, 0, 0, 0],
[0, 1, 1, 1, 0],
[0, 0, 0, 0, 0]
]
start = Node((0, 0))
goal = Node((4, 4))
path = astar(start, goal, grid)
print(path)
在上述代码中,我们定义了一个Node
类来表示路径中的节点,包括节点的位置、父节点、g值(从起点到该节点的实际代价)和h值(从该节点到目标节点的估计代价),以及f值(g值和h值的和)。在astar
函数中,我们使用了一个优先队列来存储待访问的节点,并通过heappush
和heappop
方法来实现按照f值的大小进行排序。在每次迭代中,我们从优先队列中取出f值最小的节点,将其加入到已访问的节点列表中,并获取其相邻节点。然后,我们计算每个相邻节点的g值、h值和f值,并将其加入到优先队列中。如果相邻节点已经在优先队列中,并且新的g值更小,则更新相邻节点的g值、f值和父节点。
在get_neighbors
函数中,我们根据