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python实现迷宫最佳路径规划

时间:2024-08-13 18:26:43浏览次数:14  
标签:goal python 路径 迷宫 pos current start cost so

在Python中实现迷宫路径的最佳路径规划,我们通常可以使用图搜索算法,如广度优先搜索(BFS)或更高效的A搜索算法。A算法因其结合了最佳优先搜索(如Dijkstra算法)和启发式信息(如曼哈顿距离或欧几里得距离)来评估节点的潜力,所以在寻找最短路径时非常有效。

下面将展示如何使用A*算法在Python中实现迷宫路径的最佳路径规划。假设迷宫是一个二维网格,其中0代表可通行区域,1代表障碍物。

步骤 1: 定义迷宫

首先,我们定义一个迷宫。

maze = [
[0, 0, 0, 0, 1],
[0, 1, 1, 0, 1],
[0, 0, 0, 0, 1],
[1, 1, 0, 1, 1],
[0, 0, 0, 0, 0]
]
start = (0, 0) # 起点
goal = (4, 4) # 终点

步骤 2: 辅助函数

定义一些辅助函数,如计算曼哈顿距离(启发式函数)、判断点是否有效(非越界且非障碍物)、添加邻居等。

from heapq import heappop, heappush
def heuristic(a, b):
return abs(b[0] - a[0]) + abs(b[1] - a[1])
def is_valid(x, y, maze):
return 0 <= x < len(maze) and 0 <= y < len(maze[0]) and maze[x][y] == 0
def neighbors(pos, maze):
x, y = pos
directions = [(0, 1), (0, -1), (1, 0), (-1, 0)]
for dx, dy in directions:
nx, ny = x + dx, y + dy
if is_valid(nx, ny, maze):
yield nx, ny
### 步骤 3: A* 算法实现
def astar(maze, start, goal):
frontier = []
heappush(frontier, (heuristic(start, goal), 0, start)) # (cost, heuristic, position)
came_from = {}
cost_so_far = {}
came_from[start] = None
cost_so_far[start] = 0
while frontier:
current_cost, current_heuristic, current_pos = heappop(frontier)
if current_pos == goal:
break
for next_pos in neighbors(current_pos, maze):
new_cost = cost_so_far[current_pos] + 1
if next_pos not in cost_so_far or new_cost < cost_so_far[next_pos]:
cost_so_far[next_pos] = new_cost
priority = new_cost + heuristic(next_pos, goal)
heappush(frontier, (priority, new_cost, next_pos))
came_from[next_pos] = current_pos
return came_from, cost_so_far
### 步骤 4: 构建路径
def reconstruct_path(came_from, start, goal):
current = goal
path = []
while current is not None:
path.append(current)
current = came_from[current]
return path[::-1]
# 使用A*算法
came_from, cost_so_far = astar(maze, start, goal)
path = reconstruct_path(came_from, start, goal)
print("Path:", path)

这段代码会输出从起点到终点的最短路径。在迷宫中,路径的起点和终点被指定为(0, 0)(4, 4),但可以根据需要更改这些值。A*算法通过有效地利用启发式信息来减少搜索空间,从而找到最短路径。

标签:goal,python,路径,迷宫,pos,current,start,cost,so
From: https://blog.csdn.net/weixin_45570158/article/details/141170771

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