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基于Astar算法的栅格地图目标最短路径搜索算法MATLAB仿真,带GUI界面

时间:2022/12/9 21:17:23 点击:

  核心提示:A103...

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2.部分仿真图预览


3.算法概述

       Astar算法是一种图形搜索算法,常用于寻路。它是个以广度优先搜索为基础,集Dijkstra算法与最佳优先(best fit)算法特点于一身的一种 算法。它通过下面这个函数来计算每个节点的优先级,然后选择优先级最高的节点作为下一个待遍历的节点。AStar(又称 A*),它结合了 Dijkstra 算法的节点信息(倾向于距离起点较近的节点)和贪心算法的最好优先搜索算法信息(倾向于距离目标较近的节点)。可以像 Dijkstra 算法一样保证找到最短路径,同时也像贪心最好优先搜索算法一样使用启发值对算法进行引导。简单点说,AStar的核心在于将游戏背景分为一个又一个格子,每个格子有自己的靠谱值,然后通过遍历起点的格子去找到周围靠谱的格子,接着继续遍历周围…… 最终找到终点。

4.部分源码

function [PathTake, Found]=A_Star_Search(grid,init,goal)

tic;

cost=1;

Found=false;

Resign=false;

Heuristic=CalculateHeuristic(grid,goal); %Calculate the Heuristic   

ExpansionGrid(1:size(grid,1),1:size(grid,2)) = -1; % to show the path of expansion

ActionTaken=zeros(size(grid)); %Matrix to store the action taken to reach that particular cell

OptimalPath(1:size(grid,1),1:size(grid,2))={' '}; %Optimal Path derived from A Star

%how to move in the grid

delta = [-1,  0; % go up

          0, -1; % go left

          1,  0; %go down

          0,  1]; % go right

 for i=1:size(grid,1)

     for j=1:size(grid,2)

         gridCell=search();

         if(grid(i,j)>0)

            gridCell=gridCell.Set(i,j,1,Heuristic(i,j));

         else

             gridCell=gridCell.Set(i,j,0,Heuristic(i,j));

         end

         GRID(i,j)=gridCell;

         clear gridCell;

     end

 end

Start=search();

Start=Start.Set(init(1),init(2),grid(init(1),init(2)),Heuristic(init(1),init(2)));

Start.isChecked=1;

GRID(Start.currX,Start.currY).isChecked=1;

Goal=search();

Goal=Goal.Set(goal(1),goal(2),grid(goal(1),goal(2)),0);

OpenList=[Start];

ExpansionGrid(Start.currX,Start.currY)=0;

small=Start.gValue+Start.hValue;

count=0;

 while(Found==false || Resign==false) 

 small=OpenList(1).gValue+OpenList(1).hValue+cost;

 

for i=1:size(OpenList,2)

        fValue=OpenList(i).gValue+OpenList(i).hValue;

        if(fValue<=small)

            small=fValue;

            ExpandNode=OpenList(i);

            OpenListIndex=i;

        end

    end

    OpenList(OpenListIndex)=[];

    ExpansionGrid(ExpandNode.currX,ExpandNode.currY)=count;

    count=count+1;

    

    for i=1:size(delta,1)

        direction=delta(i,:);

        if(ExpandNode.currX+ direction(1)<1 || ExpandNode.currX+direction(1)>size(grid,1)|| ExpandNode.currY+ direction(2)<1 || ExpandNode.currY+direction(2)>size(grid,2))

            continue;

        else

            NewCell=GRID(ExpandNode.currX+direction(1),ExpandNode.currY+direction(2));

            

             if(NewCell.isChecked~=1 && NewCell.isEmpty~=1)

                GRID(NewCell.currX,NewCell.currY).gValue=GRID(ExpandNode.currX,ExpandNode.currY).gValue+cost;

                GRID(NewCell.currX,NewCell.currY).isChecked=1; %modified line from the v1

                OpenList=[OpenList,GRID(NewCell.currX,NewCell.currY)]; 

                ActionTaken(NewCell.currX,NewCell.currY)=i;

             end

            

             if(NewCell.currX==Goal.currX && NewCell.currY==Goal.currY && NewCell.isEmpty~=1)

                Found=true;

                Resign=true;

                disp('Search Successful');

                GRID(NewCell.currX,NewCell.currY).isChecked=1;

                ExpansionGrid(NewCell.currX,NewCell.currY)=count;

                GRID(NewCell.currX,NewCell.currY);

                break;

            end

            

        end

    end

     if(isempty(OpenList) && Found==false)

         Resign=true;

         disp('Search Failed');

         break;

     end

 end

 PathTake=[]; %For stroring the values taken for the path.

 if(Found==true) %further process only if there is a path

     Policy={'Up','Left','Down','Right','Diag Down','Diag Up'};

     X=goal(1);Y=goal(2);

     OptimalPath(X,Y)={'GOAL'};

     while(X~=init(1)|| Y~=init(2))

         x2=X-delta(ActionTaken(X,Y),1);

         y2=Y-delta(ActionTaken(X,Y),2);

         OptimalPath(x2,y2)=Policy(ActionTaken(X,Y));

         PathTake=[PathTake;[X,Y]];

         X=x2;

         Y=y2;

     end

     PathTake=[PathTake;[init(1),init(2)]]; % add the start state to the end

     Total_Elapsed_Time=toc

    plot(fliplr((PathTake(:,2))'),fliplr((PathTake(:,1))'));

    set(gca,'XLim',[-1,size(grid,2)+2],'YLim',[-1,size(grid,1)+2]);

    set(gca,'YDir','reverse');

 else

     disp('No Path to Display');

     Total_Elapsed_Time=toc

 end

end

A103

作者:我爱C编程 来源:我爱C编程
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