图遍历与A*算法

Graph traversal with A* algorithm

本文关键字:算法 遍历      更新时间:2023-10-16

嘿,我是AI学生,我要尝试我的作业是实现A*算法来遍历一个图。我使用c++代码,我现在所做的是下面的代码,这只是一个图形类+ insertedge和顶点函数。但现在我很困惑如何定义成本函数(f= h(n) + g(n))…

也任何代码参考或解释如何A*的工作图将帮助我。我在谷歌上找到的是关于通过a*寻路的,它没有遍历图。

#include <iostream>
using namespace std;
class Graph;
class node {
    friend class Graph;
private:
    char data;
    int cost;
    node *next;
    node *vlist;
    bool goal;
    bool visited;
public:
    node(char d,int c, bool g){
        cost = c;
        goal = g;
        next = NULL;
        data = d;
        vlist = NULL;
        visited = false;
    }
};
class Graph {
private:
    node *Headnodes;
    char n;
public:
    Graph ()
    {
        Headnodes = NULL;
    }
    void InsertVertex(char n, int c, bool g);
    void InsertEdge(char n, char m, int c);
    void PrintVertices();
    void Expand(char n);
};
/////////////////
//  INSERTION  //
/////////////////
void Graph::InsertVertex(char n, int c, bool g){
    node *temp = new node(n,c,g);
    if(Headnodes==NULL)
    {
        Headnodes=temp;
        return;
    }
    node *t=Headnodes;
    while(t->vlist!=NULL)
        t=t->vlist;
    t->vlist=temp;
}
void Graph::InsertEdge(char n, char m, int c){
    int temp_cost = 0;
    if(Headnodes==NULL)
        return;
    node *x=Headnodes;
    while(x!=NULL){
        if(x->data==m)
            temp_cost = (x->cost+c);
        x = x->vlist;
    }
    node *t=Headnodes;
    node *temp=new node(m,temp_cost,false);
    while(t!=NULL){
        if(t->data==n){
            node *s=t;
            while(s->next!=NULL)
                s=s->next;
            s->next=temp;
        }
        t=t->vlist;
    }
}
int min_cost = 1000;
bool enough = false;
void Graph::PrintVertices(){
    node *t=Headnodes;
    while(t!=NULL){
        cout<<t->data<<"t";
        t=t->vlist;
    }
}
void Graph::Expand(char n){
    cout << n << "t";
    char temp_min;
    node *t=Headnodes;
    while(t!=NULL){
        if(t->data==n && t->visited == false){
            t->visited = true;
            if (t->goal)
                return;
            while(t->next!=NULL){
                if (t->next->cost <= min_cost){
                    min_cost=t->next->cost;
                    temp_min = t->next->data;
                }
                t = t->next;
            }
        }
        t=t->vlist;
    }
    Expand(temp_min);
}
int main(){
    Graph g;
    g.InsertVertex('A',5,false);
    g.InsertVertex('B',1,false);
    g.InsertVertex('C',9,false);
    g.InsertVertex('D',5,false);
    g.InsertVertex('E',1,false);
    g.InsertVertex('F',3,false);
    g.InsertVertex('G',2,false);
    g.InsertVertex('J',1,false);
    g.InsertVertex('K',0,true);
    g.InsertEdge('A','B',2);
    g.InsertEdge('A','C',1);
    g.InsertEdge('B','A',2);
    g.InsertEdge('B','D',1);
    g.InsertEdge('B','E',1);
    g.InsertEdge('C','A',1);
    g.InsertEdge('C','F',1);
    g.InsertEdge('C','G',1);
    g.InsertEdge('E','J',3);
    g.InsertEdge('E','K',3);
    g.PrintVertices();
    cout<<"nn";
    g.Expand('A');
    return 0;
}

你所拥有的只是一个图搜索算法。

你忘记了A*算法的本质,那就是h(n)代价,它来自于启发式计算。

你必须实现一个方法,h(n),它将根据你的启发式计算从实际路径到最终路径的可能成本,这个值将用于计算步行成本:

f (n) = g (n) + h ' (n) , 的g (n) 已经知道成本,在你的情况下,x

g(n)是它的总距离成本从一开始就被拿走了位置到当前位置。

h'(n)是到到目标的当前位置目的地/状态。一种启发式函数用于创建此估计一下要走多远达到目标状态

f'(n)是g(n)和h'(n)的和。这是目前估计的最短时间路径。F (n)是真正的最短路径直到A*才被发现算法完成

那么,你要做的是:

  • 实现一个方法heuristic_cost(actual_node, final_node);
  • 将此值与实际成本一起使用,如前面的公式所示,例如:min_cost=t->next->cost + heuristic_cost(t->next, final_node);

我真的很喜欢这里的解释:链接,比维基百科的解释更清晰。