Python3 A*寻路算法实现方式


Posted in Python onDecember 24, 2019

我就废话不多说了,直接上代码吧!

# -*- coding: utf-8 -*-
import math
import random
import copy
import time
import sys
import tkinter
import threading

# 地图
tm = [
'############################################################',
'#S............................#............#.....#.........#',
'#..........#..................#......#.....#.....#.........#',
'#..........#..................#......#.....#.....#.........#',
'#..........#..................#......#.....#.....#.........#',
'#..........#.........................#.....#.....#.........#',
'#..........#..................#......#.....#...............#',
'#..#########..................#......#.....#.....#.........#',
'#..#..........................#......#.....#.....#.........#',
'#..#..........................#......#.....#.....#.........#',
'#..############################......#.....#.....#.........#',
'#.............................#......#.....#.....#.........#',
'#.............................#......#...........#.........#',
'#######.##################################################.#',
'#....#........#.................#.............#............#',
'#....#........#........#........#.............#............#',
'#....####.#####........#........#.............#............#',
'#.........#............#........#.............#............#',
'#.........#............#........#.............#............#',
'#.........#............#........#.............#............#',
'#.........#............#........#.............#............#',
'#.........#............#........#.............#............#',
'#.........#............#........####.#######.##............#',
'#.........#............#........#....#.......#.............#',
'#.........#............#........#....#.......#.............#',
'#......................#........#....#.......#.............#',
'#.........#............#........##.########..#.............#',
'#.........#............#..................#..########.######',
'#.........#............#..................#...............E#',
'############################################################']

# 存储搜索时的地图
test_map = []


#----------- 开放列表和关闭列表的元素类型,parent用来在成功的时候回溯路径 -----------
class Node_Elem:

 def __init__(self, parent, x, y, dist):
  self.parent = parent # 回溯父节点
  self.x = x # x坐标
  self.y = y # y坐标
  self.dist = dist # 从起点到此位置的实际距离


#----------- A*算法 -----------
class A_Star:
 
 def __init__(self, root, s_x, s_y, e_x, e_y, w=60, h=30):

  self.s_x = s_x # 起点x
  self.s_y = s_y # 起点y
  self.e_x = e_x # 终点x
  self.e_y = e_y # 终点y
  
  self.open = [] # open表
  self.close = [] # close表
  self.path = [] # path表

  # 创建画布
  self.root = root # 画布根节点
  self.width = w # 地图w,默认60
  self.height = h # 地图h,默认30
  self.__r = 3 # 半径
  # Tkinter.Canvas
  self.canvas = tkinter.Canvas(
    root,
    width=self.width * 10 + 100,
    height=self.height * 10 + 100,
    bg="#EBEBEB", # 背景白色 
    xscrollincrement=1,
    yscrollincrement=1
   )
  self.canvas.pack(expand=tkinter.YES, fill=tkinter.BOTH)
  self.title("A*迷宫算法(e:开始搜索或退出)")
  self.__bindEvents()
  self.new()

 # 按键响应程序
 def __bindEvents(self):

  self.root.bind("e", self.quite) # 退出程序

 # 退出程序
 def quite(self, evt):
  self.root.destroy()

 # 更改标题
 def title(self, s):
  self.root.title(s)

 # 初始化
 def new(self):

  node = self.canvas.create_oval(100 - self.__r,
       20 - self.__r, 100 + self.__r, 20 + self.__r,
       fill="#ff0000",
       outline="#ffffff",
       tags="node",
      )
  self.canvas.create_text(130, 20,
       text=u'Wall',
       fill='black'
      )
  node = self.canvas.create_oval(200 - self.__r,
       20 - self.__r, 200 + self.__r, 20 + self.__r,
       fill="#00ff00",
       outline="#ffffff",
       tags="node",
      )
  self.canvas.create_text(230, 20,
       text=u'Path',
       fill='black'
      )
  node = self.canvas.create_oval(300 - self.__r,
       20 - self.__r, 300 + self.__r, 20 + self.__r,
       fill="#AAAAAA",
       outline="#ffffff",
       tags="node",
      )
  self.canvas.create_text(330, 20,
       text=u'Searched',
       fill='black'
      )

  for i in range(self.width):
   for j in range(self.height):
    # 生成障碍节点,半径为self.__r
    if test_map[j][i] == '#':
     node = self.canvas.create_oval(i * 10 + 50 - self.__r,
       j * 10 + 50 - self.__r, i * 10 + 50 + self.__r, j * 10 + 50 + self.__r,
       fill="#ff0000", # 填充红色
       outline="#ffffff", # 轮廓白色
       tags="node",
      )
    # 显示起点
    if test_map[j][i] == 'S':
     node = self.canvas.create_oval(i * 10 + 50 - self.__r,
       j * 10 + 50 - self.__r, i * 10 + 50 + self.__r, j * 10 + 50 + self.__r,
       fill="#00ff00", # 填充绿色
       outline="#ffffff", # 轮廓白色
       tags="node",
      )
     self.canvas.create_text(i * 10 + 50, j * 10 + 50 - 20, # 使用create_text方法在坐标处绘制文字 
       text=u'Start', # 所绘制文字的内容 
       fill='black' # 所绘制文字的颜色为灰色
      )
    # 显示终点
    if test_map[j][i] == 'E':
     node = self.canvas.create_oval(i * 10 + 50 - self.__r,
       j * 10 + 50 - self.__r, i * 10 + 50 + self.__r, j * 10 + 50 + self.__r,
       fill="#00ff00", # 填充绿色
       outline="#ffffff", # 轮廓白色
       tags="node",
      )
     self.canvas.create_text(i * 10 + 50, j * 10 + 50 + 20, # 使用create_text方法在坐标处绘制文字 
       text=u'End', # 所绘制文字的内容 
       fill='black' # 所绘制文字的颜色为灰色
      )
    # 生成路径节点,半径为self.__r
    if test_map[j][i] == '*':
     node = self.canvas.create_oval(i * 10 + 50 - self.__r,
       j * 10 + 50 - self.__r, i * 10 + 50 + self.__r, j * 10 + 50 + self.__r,
       fill="#0000ff", # 填充蓝色
       outline="#ffffff", # 轮廓白色
       tags="node",
      )
    # 生成搜索区域,半径为self.__r
    if test_map[j][i] == ' ':
     node = self.canvas.create_oval(i * 10 + 50 - self.__r,
       j * 10 + 50 - self.__r, i * 10 + 50 + self.__r, j * 10 + 50 + self.__r,
       fill="#AAAAAA", # 填充白色
       outline="#ffffff", # 轮廓白色
       tags="node",
      )
  
 # 查找路径的入口函数
 def find_path(self):
  # 构建开始节点
  p = Node_Elem(None, self.s_x, self.s_y, 0.0)
  while True:
   # 扩展节点
   self.extend_round(p)
   # 如果open表为空,则不存在路径,返回
   if not self.open:
    return
   # 取F值最小的节点
   idx, p = self.get_best()
   # 到达终点,生成路径,返回
   if self.is_target(p):
    self.make_path(p)
    return
   # 把此节点加入close表,并从open表里删除
   self.close.append(p)
   del self.open[idx]

 # 生成路径 
 def make_path(self, p):
  # 从结束点回溯到开始点,开始点的parent == None
  while p:
   self.path.append((p.x, p.y))
   p = p.parent

 # 判断是否为终点
 def is_target(self, i):
  return i.x == self.e_x and i.y == self.e_y

 # 取F值最小的节点
 def get_best(self):
  best = None
  bv = 10000000 # MAX值
  bi = -1
  for idx, i in enumerate(self.open):
   value = self.get_dist(i)
   if value < bv:
    best = i
    bv = value
    bi = idx
  return bi, best
  
 # 求距离
 def get_dist(self, i):
  # F = G + H
  # G 为当前路径长度,H为估计长度
  return i.dist + math.sqrt((self.e_x - i.x) * (self.e_x - i.x)) + math.sqrt((self.e_y - i.y) * (self.e_y - i.y))

 # 扩展节点
 def extend_round(self, p):
  # 八个方向移动
  xs = (-1, 0, 1, -1, 1, -1, 0, 1)
  ys = (-1, -1, -1, 0, 0, 1, 1, 1)
  # 上下左右四个方向移动
  xs = (0, -1, 1, 0)
  ys = (-1, 0, 0, 1)
  for x, y in zip(xs, ys):
   new_x, new_y = x + p.x, y + p.y
   # 检查位置是否合法
   if not self.is_valid_coord(new_x, new_y):
    continue
   # 构造新的节点,计算距离
   node = Node_Elem(p, new_x, new_y, p.dist + self.get_cost(
      p.x, p.y, new_x, new_y))
   # 新节点在关闭列表,则忽略
   if self.node_in_close(node):
    continue
   i = self.node_in_open(node)
   # 新节点在open表
   if i != -1:
    # 当前路径距离更短
    if self.open[i].dist > node.dist:
     # 更新距离
     self.open[i].parent = p
     self.open[i].dist = node.dist
    continue
   # 否则加入open表
   self.open.append(node)

 # 移动距离,直走1.0,斜走1.4
 def get_cost(self, x1, y1, x2, y2):
  if x1 == x2 or y1 == y2:
   return 1.0
  return 1.4
 
 # 检查节点是否在close表
 def node_in_close(self, node):
  for i in self.close:
   if node.x == i.x and node.y == i.y:
    return True
  return False
 
 # 检查节点是否在open表,返回序号 
 def node_in_open(self, node):
  for i, n in enumerate(self.open):
   if node.x == n.x and node.y == n.y:
    return i
  return -1

 # 判断位置是否合法,超出边界或者为阻碍 
 def is_valid_coord(self, x, y):
  if x < 0 or x >= self.width or y < 0 or y >= self.height:
   return False
  return test_map[y][x] != '#'

 # 搜寻过的位置
 def get_searched(self):
  l = []
  for i in self.open:
   l.append((i.x, i.y))
  for i in self.close:
   l.append((i.x, i.y))
  return l


# 获取起点坐标
def get_start_XY():
 return get_symbol_XY('S')


# 获取终点坐标
def get_end_XY():
 return get_symbol_XY('E')


# 查找特定元素
def get_symbol_XY(s):
 for y, line in enumerate(test_map):
  try:
   x = line.index(s)
  except:
   continue
  else:
   break
 return x, y

  
# 标记路径位置 
def mark_path(l):
 mark_symbol(l, '*')


# 标记已搜索过的位置 
def mark_searched(l):
 mark_symbol(l, ' ')


# 标记函数
def mark_symbol(l, s):
 for x, y in l:
  test_map[y][x] = s

  
# 标记起点和终点
def mark_start_end(s_x, s_y, e_x, e_y):
 test_map[s_y][s_x] = 'S'
 test_map[e_y][e_x] = 'E'


# 将地图字符串转化为表
def tm_to_test_map():
 for line in tm:
  test_map.append(list(line))

  
# 寻找路径  
def find_path():
 s_x, s_y = get_start_XY()
 e_x, e_y = get_end_XY()
 # A*算法
 a_star = A_Star(tkinter.Tk(), s_x, s_y, e_x, e_y)
 a_star.root.mainloop()
 a_star.find_path()
 searched = a_star.get_searched()
 path = a_star.path
 # 标记已搜索过的位置
 mark_searched(searched)
 # 标记路径位置 
 mark_path(path)
 # 标记起点和终点
 mark_start_end(s_x, s_y, e_x, e_y)
 print(u"路径长度:%d" % (len(path)))
 print(u"搜索过的区域:%d" % (len(searched)))
 a_star = A_Star(tkinter.Tk(), s_x, s_y, e_x, e_y)
 a_star.root.mainloop()
 
#----------- 程序的入口处 -----------

    
if __name__ == '__main__':

 print (u""" 
--------------------------------------------------------
 程序:A*迷宫问题程序 
 作者:Gm
 日期:2019-7-08
 语言:Python 3.7 
-------------------------------------------------------- 
 """)
 # 载入地图
 tm_to_test_map()
 # 寻找路径
 find_path()

Python3 A*寻路算法实现方式

以上这篇Python3 A*寻路算法实现方式就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持三水点靠木。

Python 相关文章推荐
Python中的异常处理简明介绍
Apr 13 Python
Python中规范定义命名空间的一些建议
Jun 04 Python
Python实现数据库并行读取和写入实例
Jun 09 Python
Django添加sitemap的方法示例
Aug 06 Python
Python OpenCV对本地视频文件进行分帧保存的实例
Jan 08 Python
详解Python中is和==的区别
Mar 21 Python
Django组件content-type使用方法详解
Jul 19 Python
Django实现web端tailf日志文件功能及实例详解
Jul 28 Python
Python实现加密接口测试方法步骤详解
Jun 05 Python
python wsgiref源码解析
Feb 06 Python
python神经网络编程之手写数字识别
May 08 Python
Python集合的基础操作
Nov 01 Python
python logging添加filter教程
Dec 24 #Python
python打印异常信息的两种实现方式
Dec 24 #Python
numpy实现神经网络反向传播算法的步骤
Dec 24 #Python
python异常处理和日志处理方式
Dec 24 #Python
Python 音频生成器的实现示例
Dec 24 #Python
Python concurrent.futures模块使用实例
Dec 24 #Python
Python hmac模块使用实例解析
Dec 24 #Python
You might like
深入phpMyAdmin的安装与配置的详细步骤
2013/05/07 PHP
Yii模型操作之criteria查找数据库的方法
2016/07/15 PHP
ThinkPHP5与单元测试PHPUnit使用详解
2020/02/23 PHP
PHP实现简易用户登录系统
2020/07/10 PHP
jquery动态更换设置背景图的方法
2014/03/25 Javascript
jquery通过select列表选择框对表格数据进行过滤示例
2014/05/07 Javascript
jquery实现根据浏览器窗口大小自动缩放图片的方法
2015/07/17 Javascript
javascript实现添加附件功能的方法
2015/11/18 Javascript
实现easyui的datagrid导出为excel的示例代码
2016/11/10 Javascript
教大家轻松制作Bootstrap漂亮表格(table)
2016/12/13 Javascript
javascript添加前置0(补零)的几种方法
2017/01/05 Javascript
微信小程序中显示html格式内容的方法
2017/04/25 Javascript
nodeJS实现路由功能实例代码
2017/06/08 NodeJs
详解vue组件基础
2018/05/04 Javascript
Vue使用高德地图搭建实时公交应用功能(地图 + 附近站点+线路详情 + 输入提示+换乘详情)
2018/05/16 Javascript
浅谈JS的原型和继承
2019/05/08 Javascript
ES6箭头函数和扩展实例分析
2020/05/23 Javascript
vue-cli4.x创建企业级项目的方法步骤
2020/06/18 Javascript
Python通过matplotlib绘制动画简单实例
2017/12/13 Python
python调用tcpdump抓包过滤的方法
2018/07/18 Python
Django高级编程之自定义Field实现多语言
2019/07/02 Python
在Anaconda3下使用清华镜像源安装TensorFlow(CPU版)
2020/04/19 Python
Python tempfile模块生成临时文件和临时目录
2020/09/30 Python
Python通过yagmail实现发送邮件代码解析
2020/10/27 Python
浅析Python 中的 WSGI 接口和 WSGI 服务的运行
2020/12/09 Python
css3实现的下拉菜单效果示例
2014/01/22 HTML / CSS
Free People中国官网:波西米亚风格女装服饰
2016/08/30 全球购物
阿拉伯时尚购物网站:Nisnass
2021/02/07 全球购物
应届生财务管理求职信
2013/11/06 职场文书
心理学专业毕业生推荐信范文
2013/11/21 职场文书
酒店保洁主管岗位职责
2013/11/28 职场文书
夏季奶茶店创业计划书
2014/01/16 职场文书
《十六年前的回忆》教学反思
2014/02/14 职场文书
幼儿园大班开学教师寄语
2014/04/03 职场文书
领导干部考核评语
2015/01/04 职场文书
alibaba seata服务端具体实现
2022/02/24 Java/Android